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建筑垃圾配制再生混凝土的试验研究
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内容提示：建筑垃圾用作再生骨料是一种可循环利用的资源,再生骨料混凝土的研究与应用已引起了广泛关注。本文选择合适的原材料,通过对再生骨料混凝土的配合比设计、再生混凝土的力学性能等一系列试验,主要研究了建筑垃圾粗骨料掺量、水灰比、外加剂掺量等3个因素对再生混凝土抗压强度的影响及其原因,旨在探讨利用建筑垃圾替代粗骨料配制中等强度混凝土的可行性。
近些年来,我国大规模的现代化建设,带来了建筑业的蓬勃发展,每天都有旧建筑物被拆除,新建筑物在兴建,但同时也产生了大量的建筑垃圾。将废弃的建筑垃圾(废混凝土块、废砖、废砂浆)作为一种资源,经裂解、破碎、清洗和筛分等加工处理,可以得到再次用于生产混凝土的骨料--再生骨料。用再生骨料部分或全部代替天然骨料配制得到的混凝土称为再生混凝土。建筑垃圾废料只有再循环利用才能变废为宝,产生良好的经济价值和社会效益。本文通过对再生骨料混凝土的试验研究,旨在探讨利用建筑垃圾替代粗骨料配制中等强度混凝土的可行性,以促进本地区再生骨料混凝土在土木工程中的推广和应用。（参考《建筑中文网》）
1 试验原材料
原材料包括:太行山水泥有限公司生产的太行山牌42.5普通硅酸盐水泥、细骨料(普通河砂,级配良好,细度模数为2.1,属细砂)、天然粗骨料碎石(粒径范围为4.75mm~31.5mm,连续级配)、再生粗骨料采用废弃混凝土块和砖块经破碎加工而成,选取粒径范围4.75mm~20mm,连续级配、石家庄产GK-300聚羧酸高效减水剂、自来水。
2 试验方案
建筑垃圾用作粗骨料配制再生混凝土的参数较多,影响因素较为复杂,光凭经验已不能科学地安排试验并选取最佳配合比。因此,为达到减少试验次数,缩短试验周期,迅速找出各影响因素内在规律的目的,本文采用正交试验设计方法对再生骨料混凝土的配合比进行了设计。在水泥品种相同的情况下,主要研究再生粗骨料掺量、水灰比和外加剂掺量等因素对再生混凝土抗压强度、坍落度的影响。
首先要确定控制试验的主要因素,在试验中选取3个因子、3种水平,其因素水平见表1。按正交表L9(34)安排试验,以探讨水灰比(因素A)、再生粗骨料(建筑垃圾)掺量(因素B)和外加剂掺量(因素C)3个主要影响因素对再生骨料混凝土强度的影响规律,通过试验结果分析,以指导再生骨料混凝土配合比的优化设计。本试验配合比的计算结果见表2。
3 试验结果分析与评价
再生混凝土28d强度的极差分析表见表3。试验中各因素对再生混凝土28d抗压强度的影响见图1~3。
由试验结果分析可知:
(1)各因素对指标的影响次序 从表3中可看出,极差的大小顺序为A>B>C,即各因素对试验结果影响程度由高到低的顺序为A>B>C,因而,对再生混凝土28d抗压强度大小的影响顺序是水灰比、再生粗骨料掺量、外加剂掺量。其中水灰比为主要影响因素,外加剂掺量对再生混凝土28d抗压强度有一定影响。
(2)各因素最佳水平 因素A处于主要地位,首先选择水灰比的最佳水平,从极差分析可以看出,A1的效果最佳,故确定为A1;其次为C,外加剂掺量的影响较大,C3的效果最好,故确定为C3;最后为B,建筑垃圾粗骨料掺量,B2为最佳水平。
(3)最佳组合 最佳配制方案为A1B2C3,即水灰比为0.35,建筑垃圾粗骨料掺量为30%,外加剂掺量为1.0%。
4 结论
(1)再生粗骨料的掺量为30%时是最佳掺量,但随着再生粗骨料掺量的继续增大,混凝土强度下降。
(2)通过合理的配合比设计配制出了28d强度达49.0MPa的再生骨料混凝土。
(3)随着水灰比的增大,再生骨料混凝土的强度下降。
(4)在水灰比相同的情况下,随着外加剂掺量的增加,再生混凝土的强度提高。
(5)从再生混凝土破坏的断裂面可以看出:再生骨料的强度较低,但与水泥石之间的粘结较好,优于天然骨料。
建筑垃圾中砖的含量对再生混凝土的性能影响很大,虽然试验室的试验结果表明建筑垃圾再生混凝土强度的离散性并不大,但由于试验规模有限,当建筑垃圾中废混凝土和废砖交错在一起进行大规模破碎时,对于加工出的骨料质量的稳定性以及质量优劣的评定,还需要大量的试验并进一步探讨研究。 来源: 《建筑中文网》.
1 试验原材料
原材料包括:太行山水泥有限公司生产的太行山牌42.5普通硅酸盐水泥、细骨料(普通河砂,级配良好,细度模数为2.1,属细砂)、天然粗骨料碎石(粒径范围为4.75mm~31.5mm,连续级配)、再生粗骨料采用废弃混凝土块和砖块经破碎加工而成,选取粒径范围4.75mm~20mm,连续级配、石家庄产GK-300聚羧酸高效减水剂、自来水。
2 试验方案
建筑垃圾用作粗骨料配制再生混凝土的参数较多,影响因素较为复杂,光凭经验已不能科学地安排试验并选取最佳配合比。因此,为达到减少试验次数,缩短试验周期,迅速找出各影响因素内在规律的目的,本文采用正交试验设计方法对再生骨料混凝土的配合比进行了设计。在水泥品种相同的情况下,主要研究再生粗骨料掺量、水灰比和外加剂掺量等因素对再生混凝土抗压强度、坍落度的影响。
首先要确定控制试验的主要因素,在试验中选取3个因子、3种水平,其因素水平见表1。按正交表L9(34)安排试验,以探讨水灰比(因素A)、再生粗骨料(建筑垃圾)掺量(因素B)和外加剂掺量(因素C)3个主要影响因素对再生骨料混凝土强度的影响规律,通过试验结果分析,以指导再生骨料混凝土配合比的优化设计。本试验配合比的计算结果见表2。
3 试验结果分析与评价
再生混凝土28d强度的极差分析表见表3。试验中各因素对再生混凝土28d抗压强度的影响见图1~3。
由试验结果分析可知:
(1)各因素对指标的影响次序 从表3中可看出,极差的大小顺序为A>B>C,即各因素对试验结果影响程度由高到低的顺序为A>B>C,因而,对再生混凝土28d抗压强度大小的影响顺序是水灰比、再生粗骨料掺量、外加剂掺量。其中水灰比为主要影响因素,外加剂掺量对再生混凝土28d抗压强度有一定影响。
(2)各因素最佳水平 因素A处于主要地位,首先选择水灰比的最佳水平,从极差分析可以看出,A1的效果最佳,故确定为A1;其次为C,外加剂掺量的影响较大,C3的效果最好,故确定为C3;最后为B,建筑垃圾粗骨料掺量,B2为最佳水平。
(3)最佳组合 最佳配制方案为A1B2C3,即水灰比为0.35,建筑垃圾粗骨料掺量为30%,外加剂掺量为1.0%。
4 结论
(1)再生粗骨料的掺量为30%时是最佳掺量,但随着再生粗骨料掺量的继续增大,混凝土强度下降。
(2)通过合理的配合比设计配制出了28d强度达49.0MPa的再生骨料混凝土。
(3)随着水灰比的增大,再生骨料混凝土的强度下降。
(4)在水灰比相同的情况下,随着外加剂掺量的增加,再生混凝土的强度提高。
(5)从再生混凝土破坏的断裂面可以看出:再生骨料的强度较低,但与水泥石之间的粘结较好,优于天然骨料。
建筑垃圾中砖的含量对再生混凝土的性能影响很大,虽然试验室的试验结果表明建筑垃圾再生混凝土强度的离散性并不大,但由于试验规模有限,当建筑垃圾中废混凝土和废砖交错在一起进行大规模破碎时,对于加工出的骨料质量的稳定性以及质量优劣的评定,还需要大量的试验并进一步探讨研究。 来源: 《建筑中文网》.
原文网址：http://www.pipcn.com/research/201102/14725.htm
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