玻化微珠再生保温混凝土配合比优化设计.pdf
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1、2 0 1 4年第 4期 4月 混 凝 土 与 水 泥 制 品 CHI NA C0NCRETE AND CEMENT PR0DUCTS 2 01 4 No 4 Ap r i l 玻化微珠再生保温混凝土配合 比优化设计 陈春红 , 朱平 华 , 田 斌 ( 常州大学土木工程系, 2 1 3 1 6 4 ) 摘要 : 考虑再生混凝 土综合 性能 , 选取再 生粗、 细骨料取 代率 、 水胶 比和破化微殊掺 量作 为关键 影响 因素, 以 抗 压 强 度 、 抗 折 强度 、 保 温 性 能 和 抗 冻 性 能 作 为 评 价 指 标 , 设 计 了再 生混 凝 土 配合 比正 交试 验 , 并运
2、用功 效 系数 法进 行 了分析 。结果表 明 , 水胶 比对再 生混凝土的抗压强度和抗冻性能影响最大 ; 随着再 生粗 、 细骨料取代率增大 , 混凝 土的力学强度 下降 ; 玻化微珠掺量 的增加会 降低再生混凝土的力学强度 , 但 对其保 温性 能具有 明显 的改善作 用。通 过验 证试验发现 , 只要合理 配置 , 可以配制 2 8 d抗压强度 达到 2 0 MP a 、 导热 系数为 O 3 4 W ( m K) 的玻化微殊再 生保 温混凝土墙体材料。 关键词 : 再生混凝土 ; 配合 比; 优化 设计 ; 功效 系数法 ; 导 热系数 Ab s t r a c t :C o n s
3、i d e r i n g t h e p e r f o r ma n c e o f r e c y c l e d a g g r e g a t e c o n c r e t e c o mp r e h e n s i v e l y ,f o u r f a c t o r s i n c l u d i n g r e p l a c e me n t r a t e s o f r e c y c l e d c o a r s e a n d fi n e a g g r e g a t e , wa t e r c e me n t r a t i o a n d g l
4、 a z e d h o l l o w b e a d c o n t e n t a r e s e l e c t e d a s k e y f a c t o r s , a n d t h e c o mp r e s s i v e s t r e n g t h , fl e x u r a l s t r e n g t h , t h e r ma l c o n d u c t i v i t y a n d f r o s t r e s i s t a n c e a r e t o o k a s e v a l u a t i o n i n d i c e s
5、Ort h o g o n a l t e s t s a r e d e s i g n e d t o g e t t h e o p t i ma l mi x p r o p o r t i o n , a n d e ffi c a c y c o e f fi c i e n t me t h o d i s u s e d t o a n a l y z e t h e t e s t r e s u l t s Th e a n a l y s i s r e s u l t s s h o w t h a t c o mp r e s s i v e s t r e n g
6、t h a n d fr o s t r e s i s t a n c e o f t h e c o n c r e t e a r e mo s t a f f e c t e d b y w a t e r c e me n t r a t i o Me c h a n i c a l s t r e n g t h o f t h e c o n c r e t e i s d e t e r i o r a t e d w i t h i n c r e a s i n g t h e c o n t e n t s o f r e c y c l e d a g g r e g
7、a t e a n d g l a z e d h o l l o w b e a d , b u t t h e r ma l i n s u l a t i o n p r o p e r t y o f t h e c o n c r e t e i s s i g n i f i c a n t l y i mp r o v e d I n a d d i t i o n , t h e v e il- fi c a t i o n t e s t r e s u l t s s h o w t h a t 2 8 d c o mp r e s s i v e s t r e n g
8、t h o f t h e g l a z e d h o l l o w b e a d r e c y c l e d i n s u l a t i o n c o n c r e t e c a n r e a c h 2 0 MP a , a n d i t s i n s u l a t i o n r e s i s t a n c e c a n a c h i e v e 0 3 4 W ( m K ) i f i t S d e s i g n e d p r o p e r y Ke y wo r d:Re c y c l e d a g g r e g a t e c
9、o n c r e t e ; Mi x p r o p o r t i o n ;Op t i mi z a t i o n d e s i g n ;E ffi c a c y c o e ffi c i e n t me t h o d ;T h e rm a l c o nd uc t i v i t y 中图分类号 : T U 5 2 8 文献标 识码 : A 文 章编号 : 1 0 0 0 4 6 3 7 ( 2 0 1 4) 0 4 6 7 0 4 0前 言 再生骨料混凝土是指废弃混凝土经过解体 、 破 碎 、 筛分等再加工过程 , 形成再生骨料 , 部分或全部 代 替 天然 骨
10、料 配制 而成 的一 种新 型混 凝土 。再生 骨 料 混凝土能够解 决我国每年产生 的大量混凝土 固 体废弃物的堆放和处理问题 , 不仅有利于保护天然 骨料 资源免于枯竭 , 也能减轻对环境 的破坏 , 具有 巨大 的环保效应和潜在的经济效应 , 其研究及应用 日益受到重视【 - 2 。建筑节能作为整个节能工程的重 要组 成 部 分 , 已成 为我 国 的重 大 战 略 问题 。而普 通 混凝土保温性能较差, 导热系数高达 1 7 4 W f m K 1 , 不能满足建筑物保 温节能的要求 , 这就使得具有保 温节 能要求的混凝 土建筑物必须使用其它保温材 料来达到保温效果 这不但增加建造成
11、本, 且不利 于建筑物结构受力和安全。因此 , 研究开发 同时兼 具物理力学性能和保温性能的混凝 土, 符合绿色 、 环保的高效益生态建筑材料的发展趋势。玻化微珠 基 金项 目: 国家 自然科 学基金 项 目( 5 1 2 7 8 0 7 3 ) ; 常州市 科技 支撑计划项 目( C E 2 0 1 3 5 0 4 3 ) 。 是一种环保型高性能无机轻质绝热材料 ,安定性 好 , 防火 , 耐候耐老化性强 , 可用于建 筑节 能 、 耐火 材料和防火吸音等行业3 。因此 , 试验中采用玻化微 珠来改善再生骨料 昆 凝土的保温性能。 配合比优化设计与混凝 土的性能密切相关 , 是 制备再生保温
12、混凝土的关键技术之一。试验选定再 生粗 、 细骨料的取代率 、 水胶比 、 玻化微珠掺量 四个 影响因素, 以混凝土的抗压强度 、 抗折强度 、 保温性 能和抗 冻性能为考核指标, 设计正交试验, 运用功 效系数法对配合 比进行优化 , 寻求最优方案 。 1 试 验 1 1 试验 材料 水 泥 : 海螺牌 3 2 5复合硅酸盐水泥 , 其物理力 学性能指标见表 1 ; 天然粗骨料 : 粒径 5 - 2 0 r n m, 吸水 率 l I 1 , 表观密度 2 6 8 8 k g m 。 , 堆积密度 1 6 1 2 k g m , 压碎指标 5 2 8 : 天然细骨料 : 普通河砂 , 表观密
13、度 2 5 2 5 k g m 堆 积密度 1 5 4 0 k g m , 振 实密 度 1 7 5 4 k g i n , 吸水率 1 5 _ 3 , 细度模数 2 3 。 再生粗骨料为常州 大学结构实验室废弃 混凝土采用 颚式破碎机二次 一 6 7 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 4年第 4期 混凝土与水泥制品 总第 2 1 6期 破碎 , 高温烘烤 和筛分后得到 , 基本性能见表 2 ; 采 用常州电厂干排粉煤灰 , 级 , 细度 1 6 7 , 烧失量 表 1 水泥的物理力学性能 4 3 , 需 水量 比 1 0 2 , 含水率 0 3 8
14、; 玻化微珠 的 性能见表 3 。 表 2 再 生 骨料 的基 本 性 能 表 3 玻 化微珠 的物理性能 1 2试 验设 计 首先进行混凝土的基准配合比设计 , 挑选影响 因素的合理水平 ; 其次设计正交实验 , 用总功效 系 数法进行分析 , 得 到整体性能最优 的配合 比, 并分 析各因素的影响显著性和因素水平趋势 , 寻求理论 最优 配 合 比 ; 最后 , 通过 验证 试验 予 以验证 。 基 于 附加 用水 量 法 , 得 到 强度 、 抗 冻 性 、 保 温 性 能 均 满 足 G B 2 6 5 3 8 - 2 0 1 1 烧 结 保 温 砖 和 保 温 砌 块 要求 的基 准
15、配合 比【 7 J : 粉煤灰 掺 量 3 0 , 砂 率 0 3 5 , 水胶 比 0 5 , 玻 化 微珠掺 量 7 0 , 再 生粗 骨料 取 代率 5 0 , 再生细骨料取代率 3 0 。根据基准配合 比设计试验结果。 正交试验设计采用了I- o ( 3 3 , 因素 水平见表 4 ,其 中粉煤灰掺量和砂率与基准配合 比 相 同 表 4因素水平表 混凝 土的强度 、抗冻性 能和保 温性 能分别按 G B T 5 0 0 8 1 2 0 0 2 普通 混凝 土力 学性 能试 验方 法 标准 、 G B T 5 0 0 8 2 -2 0 0 9 普通混凝土长期性能和 耐久性能试验方法标准
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