再生骨料喷射混凝土制备试验研究_刘家明.pdf
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1、LOW CARBON WORLD 2022/11再生骨料喷射混凝土制备试验研究刘家明(福州华源混凝土有限责任公司,福建 福州 350000)【摘要】为实现再生骨料在喷射混凝土中的资源化利用,研究了水泥用量、水灰比、砂率3个配合比参数对再生骨料喷射混凝土施工和力学性能的影响。结果表明,再生骨料喷射混凝土力学性能随着水灰比和砂率增加皆呈现先增后降趋势,为制备施工性能良好的C20喷射混凝土;适宜水泥用量为360380 kg/m3,适宜水灰比为0.550.60,适宜砂率为48%52%。【关键词】再生骨料;再生骨料喷射混凝土;砂率;再生微粉【中图分类号】TU528【文献标识码】A【文章编号】2095-2
2、066(2022)11-0184-030引言喷射混凝土是采用喷射施工工艺将混凝土拌合物高速喷射至受喷面上,快速凝结硬化而成的,具有凝结时间短、强度增长快、施工便利、工期短等特点,广泛应用于地下工程、边坡与基坑支护工程、修复加固工程等1。喷射混凝土原材料通常由胶凝材料、骨料、水、速凝剂及其他外加剂等组成,其中骨料需满足最大尺寸、针片状含量、含泥量、泥块含量、石粉含量等技术指标要求。在城镇化建设过程中,会产生大量的建筑垃圾固体废弃物,建筑垃圾资源化利用是生态城市和无废城市建设的必然要求。再生骨料是建筑垃圾主要利用途径,相比天然骨料,其具有表观密度小、强度低、微粉含量高、吸水率大等特点,现主要应用于
3、砖砌块、低强度预制构件、道路基层材料等工程材料。国内相关研究表明2,再生骨料可用于制备喷射混凝土,再生骨料喷射混凝土是以再生骨料部分或者全部替代天然骨料制备而成的喷射混凝土,其施工性能和力学性能受再生骨料用量、含粉量、针片状含量等技术指标影响较大。为深入探讨再生骨料对喷射混凝土性能的影响,实现再生骨料在喷射混凝土中的资源化利用,本试验以拆迁垃圾破碎而成的再生骨料为原料,分别研究了水泥用量、水灰比、砂率对再生骨料喷射混凝土施工性能和力学性能的影响,通过优化配合比设计制备可施工、性能符合要求的 C20 再生骨料喷射混凝土。1原材料及试验方法1.1原材料(1)水泥。选用福建炼石水泥厂生产的 P.O
4、42.5水泥,初凝时间为 168 min,终凝时间为 245 min,3 d、28 d 抗压强度分别为 29.8 MPa、43.8 MPa,3 d、28 d抗折强度分别为 5.2 MPa、8.9 MPa,安定性合格。(2)速凝剂。选用液体无碱速凝剂,厂家推荐掺量为 6%8%,固含量为 52%,净浆初凝时间为 4 min,净浆终凝时间为 10 min,1 d 砂浆抗压强度为10.8 MPa,28 d 砂浆抗压强度为 95%,90 d 砂浆抗压强度保留率为 105%,其他性能满足现行国家标准 喷射混凝土用速凝剂(GB/T 351592017)。(3)再生粗骨料。规格选用 510 mm 单粒级,最大
5、公称粒径不超过 10 mm,表观密度为 2 530 kg/m3,主要性能指标如表 1 所示,满足级再生粗骨料技术要求,其他性能满足现行国家标准 混凝土用再生粗骨料(GB/T 251772010)的相关规定。(4)再生细骨料。细度模数为 3.0,亚甲蓝 MB 值为 0.9,微粉含量为 10.6%,表观密度为 2 280 kg/m3,其他性能满足现行国家标准混凝土和砂浆用再生细骨料(GB/T 251762010)的相关规定。(5)再生微粉。为上述再生骨料生产过程中小于75 m 的颗粒,测得活性指数为 68%,需水量比为112%。1.2试验配合比设计试验拟配制再生骨料喷射混凝土强度等级为C20,根据
6、 喷射混凝土应用技术规程(JGJ/T 3722016)相关规定,设计基准配合比为水泥:再生骨料:再生细骨料:水=360:972:841:180,水灰比为 0.5,砂率项目测试结果/%微粉含量1.2泥块含量0.8针片状含量8.6压碎值19.0吸水率6.8坚固性9.5表1再生粗骨料主要性能指标综合论述184DOI:10.16844/10-1007/tk.2022.11.048LOW CARBON WORLD 2022/11为 46%,速凝剂用量为 21 kg/m3。采用单一变量法,分别以水泥用量、水灰比、砂率为自变量,再生骨料喷射混凝土坍落度、回填率等施工性能以及抗压强度、黏结强度等力学性能为因变
7、量,测试不同自变量水平对再生骨料喷射混凝土施工和力学性能的影响,得出适宜的配合比参数。1.3试验方法按设计配合比称取水泥、再生粗骨料、再生细骨料、水于强制式搅拌机中均匀拌和,观察并测试喷射混凝土拌合物流动性、包裹性、黏聚性等施工性能,评价拌合物可喷射施工性。对不能满足喷射施工要求的配合比进行优化设计,对能进行喷射施工的拌合物再按比例加入速凝剂进行大板喷射取样和试件加工,测试回弹率、喷射厚度等。养护 1 d 后进行脱模,将混凝土大板移至标准养护室养护,养护 7 d 后,根据需要的试件尺寸在喷射大板上进行切割或钻芯取样,测试抗压强度、黏结强度指标。2结果与讨论2.1水泥用量对再生骨料喷射混凝土力学
8、性能的影响水泥水化强度直接影响再生骨料喷射混凝土力学强度,一般水泥用量越大,水泥强度等级越高,喷射混凝土的力学强度就越高。在保持水灰比 0.5、砂率 46%相同条件下,本文试验 340420 kg/m3不同水泥用量对再生骨料喷射混凝土抗压强度和黏结强度的影响,并对拌合物施工性能进行评价。试验结果如图 1 所示。由图 1 可知,喷射混凝土 1 d、28 d 抗压强度和黏结强度随着水泥用量增加都呈现上升趋势,且增长趋势逐步减缓。这主要是由于水泥水化产生的胶凝物质硅酸钙会对骨料进行包裹和黏结,形成坚硬水泥石结构。当水泥用量越高时,水化胶凝物质越多,对骨料包裹更加均匀和致密,且胶凝物质与骨料的胶结作用
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