废弃砖瓦再生混凝土的试验研究.pdf

第 4 0卷第 1 0期 2 0 1 3年 1 O月 建筑技术开发 Bui l d i n g Te c hn i q u e De v e l o p me n t Vo 1 4 0， No 1 0 0c t 201 3 废弃砖 瓦再 生混凝土的试验研究 王 晖 黄洪斌胡丙 臣 于 洁段绪胜 ( 山东农业 大 学水 利 土木工程 学院 ， 山 东泰 安2 7 1 0 1 8 ) 摘要 通过试验研究 ， 探讨砖 瓦骨料再生混凝土劈裂抗拉强 度及 弹性 模量的破坏 形态 ， 不 同水灰 比、 砂 率和用水 量 对劈裂抗拉强度 的影 响。分析 回归劈裂抗拉强度与弹性模量 的关 系。 关键词 再 生混凝土 ； 劈裂抗 拉强度 ； 再生砖骨料 ； 弹性模量 【 中图分 类号】 T U 5 0 2 6 【 文献 标志码 A 【 文章编号 1 0 0 1 - 5 2 3 XI 2 0 1 3 ) 1 0 0 0 3 0 - 0 3 近年来 ， 我国每年拆除的旧有 、 新建建筑所产生 的建筑垃圾大约 8 0 0 0万吨以上 ， 烧结砖瓦废料 约 占总量 的5 0 ， 这其 中的绝大部分未经任何处理 ， 便被运往郊外露天地方或填埋 ， 这样的处理方式不 仅需 要消耗 大量 的 土地 和 其 他 资源 ， 也增 加 了对 环 境的污染。因此， 废弃砖 瓦的浪费现象已成为一个 严重的问题。如果将碎砖 瓦废弃物资源化利用 ， 生 产再生混凝土 ， 不仅具有一定的经济与社会效益 ， 还 将具 有 良好 的生态 和环境 价值 。 1试验 设计 1 1 试 验原 材料 和组成 试 件制作 所选 用 的材料 均为 常见 的工 程建 设材 料 ， 水泥使用山东省鲁润水泥制造有 限公司生产 的 P C 3 2 5强度等级的普通硅酸盐水泥， 混凝土拌合用 水为 自来水 ， 砂 子为 中粗 砂 ， 粗骨 料完全 由再 生砖 瓦 骨料 替代 。 试 件 选 用建 筑 工 地 上 临 时 用 房 拆 除 后 的废 弃 砖瓦 ， 表面整洁 ， 经人工破碎 为粒径值分 别为 5 1 0 mm、 1 01 6 m m、 1 62 0 m m 的 骨 料 ； 用水 进 行 冲洗 ， 洗去表面附着的尘土及杂质 ， 用水泥浆将其包 裹 ， 进行 强化 处理 。 1 2 试 件制 作和 养护 试 验 设计 1 6组 ， 每 组 9个 试 件 ， 3个 试 件 尺寸 为 1 5 0 mm1 5 0 m m 1 5 0 l n m， 用 于 测 试 劈 裂抗 拉 强度 ； 6个试件尺寸为 1 0 0 m m1 0 0 mm1 0 0 m m， 用 于测试 再生混 凝土 弹性模 量 。 由于再 生砖 骨料 吸 水率较大 ， 因此配制混凝土的用水量 ， 实际上等于实 际拌合用水加上废弃砖瓦骨料的吸合水部分 。 收稿 日期 ： 2 0 1 30 71 5 作者简介 ： 王晖( 1 9 7 1 一 ) ， 男 ， 山东泰安人 ， 毕业于 山东 省水利专科 学 校 ， 大专学历 ， 实验师 ， 从事力学结构实验研究 。 3 0 1 3试 验 仪 器 混凝土拌合采用人工搅拌和机械振动台振捣 ， 按照 普通 混凝 土 拌合 物 性 能试 验 方法 ( G B T 5 0 0 8 0 -2 0 0 2 ) 操作 ， 在标 准 养 护 条件 下 养 护 至 2 8 d 龄期测 试其 抗 压 强 度 及 劈 裂 抗 法 强 度 ， 按 照 普 通 混凝 土 力学性 能试 验方 法 标准 ( G B T 5 0 0 8 1 2 0 0 2 ) ( 以下简 称标 准 ) 操 作 。 测试劈 裂抗 拉强 度与测 试砖 瓦骨料 再生 混凝 土 弹 性模量 的试 验机 型 号 为 wA 一1 0 0 0 A液压 万 能 试 验 机 。 2 实验 结果 各试 件 劈 裂抗 拉 强度 测 试 时 ， 通过 图 1可 以观 察 在初 期再 生混凝 土 表 面未 发 现 有 裂缝 出现 ； 随着 荷载的增大 ， 砖瓦再生混凝土内的应力不断增加 ， 试 件 中间垂直 于两个 垫 条 的位 置开 始 出现裂 缝 ； 随着 荷载 的继续 增加 ， 裂缝 逐渐 向垫条 附近 发展 ， 裂缝 条 数增 加 ， 同时裂缝 宽 度 逐 渐增 加 ； 荷 载 进 一 步增 加 ， 在两 端垫条 之 间形 成联 通 的裂缝 ， 即再 生 混 凝 土 被 劈裂 。 图 1劈 裂抗 拉 测试 结 果 再生混凝土劈裂破坏时 ， 断面上有较多砖瓦骨 料被劈裂 ， 可见 ， 再生砖瓦骨料的破坏不仅表现为再 生粗骨料和水泥浆体之间粘结面 的破坏， 还表现在 为较多再 生砖 瓦骨 料 本 身 的 断裂 破 坏 ， 这 与普 通 混 凝 土 的劈裂破 坏状 况是 不 同的 。 第 4 0卷 王 晖 ， 等 ： 废 弃砖 瓦再生混凝土的试验研 究 第 1 0期 3讨论 3 1 劈 裂抗 拉 强度 与水灰 比、 砂 率、 用水量 的 关 系 根据标准试验 ， 得到的劈裂抗拉强度如 图 2所 示 。观 察发 现 ， 随着 用水量 的变化 ， 弹性 模量 变 化较 大 ， 相对 的 ， 用 水 量 为 3 3 0 k g时 的 弹性 模 量 值 较 集 中 、 稳 定 ， 但 是较 普 通 混凝 土 的 弹性 模 量 较 低 ； 劈 裂 抗 拉强 度 随着用 水 量 的变化 相 对 变 化 较小 ， 相 对 较 稳 定 ， 主要 集 中在 2 0 0 MP a 左 右 ， 但 是 较 普 通 混凝 土也较 低 。 ( b ) 2 2 日 2 l l 9 1 8 图 2 劈裂抗拉 强度 与水 灰 比、 砂率 、 用水量的关系 1 ) 水灰比对劈裂抗拉强度的影响 从 图 2可 以看 到 ， 随着 水灰 比的升 高 ， 再 生混 凝 土的劈裂抗拉强度逐渐降低。当水灰比从 0 7 0改变 到 0 7 5时 ， 分裂劈裂强度的值明显降低了0 2 7 MP a ， 而当水灰比从 0 7 5改变到 0 8 0时 ， 劈裂抗拉强度值 的变 化 相对稳 定 ； 当水 灰 比从 0 8 0增 加 到 0 8 5时 ， 劈裂 抗 拉强度 的数值 变化 又趋 于 明显 。当水 灰 比较 高时， 再生混凝土 的劈裂破坏始 自再生粗骨料和水 泥凝胶体面的粘结破坏； 而 当水灰比较小时 ， 水泥浆 的强度相对较高 ， 再生混凝 土的劈裂破坏不仅是再 生促骨料和水泥凝胶体面之间的粘结破坏 。 这 是 由于 随 着 水灰 比 的增 大 ， 再 生混 凝 土 的流 动性 随 之大 ， 进而 和易 性变 差 ， 严 重 影响 了混 凝土 的 强度 ， 进而随着水灰比的升高 ， 再生混凝土的劈裂抗 拉 强度 逐渐 降低 。 2 ) 砂 率对 劈裂 抗拉 强度 的影 响 我 们从 图 2 ( b ) 会发 现 ， 当砂 率 从 0 3 7升 高 到 0 4 3时， 再生混凝土的劈裂抗拉强度逐渐降低 ； 但 当砂率从 0 4 3升 高到 0 4 6时 ， 又出现 劈裂 抗拉 强 度 值 上 升 的 情 况 。 因 此 ， 砂 率 应 控 制 在 0 3 7 左 右 。 出现这种 实验 现象 的 原 因主要 是 由于 当 水泥 用 量没有改变时， 在一定范 围内随着砂率 的升高， 粗骨 料数量的减少和细集料的数量的增加 ， 再生混凝土的 密度减少。进一步导致其强度无法抵御机械的重压。 当骨料的数量一定 ， 水泥浆总用量减少时 ， 混凝 土的流动性降低 ； 当砂率过大 ， 骨料没有足够的水泥 浆包裹时， 混凝土的凝聚力开始减少 ， 从而其劈裂抗 拉强度降低。 3 2 0 3 2 5 3 3 0 3 3 5 3 4 0 3 4 5 3 5 0 Wk g ( c ) 3 ) 用水量对再生混凝土劈裂抗拉强度的影响 观 察 图 2 ( c ) 可 以发 现 ， 随着 用 水 量 的增 加 ， 再 生 混凝 土 的劈裂 抗拉 强度 也随之 增加 。当用水 量从 3 2 0 k g增加 到 3 3 0 k g时 ， 劈 裂抗 拉 强度 显 著 增加 了 0 1 2 MP a 。 因 此 ， 水 的 数 量 应 该 控 制 在 3 3 0 3 5 0 k g。 其原因是表面粗糙 的再生砖骨料 ， 其边缘在破 碎过程产生了许多裂纹 ， 形成内部的机械损伤 ， 进而 表 面积 增大 ， 水 的吸 收能力 大于 一般 骨料 。 因此 ， 如 果水太少了， 再生混凝土的性能达不到施工要求 ； 用 水量 的多少直 接 影 响水 灰 比的值 ， 并进 一 步影 响流 动性 和凝 聚力 ， 进 而 造成 砖 瓦 再 生 混凝 土 强度 值 的 波 动 。 3 2 劈 裂抗拉 强度和 弹性模 量之 间的关 系 借鉴再生混凝土劈裂抗拉强度与抗压强度的关 系， 可以回归分析得 出砖瓦再生混凝土的劈裂抗拉 强度 与 弹性模 量 之间 的关 系 ， 如 图 3所示 。 1 0 1 1 l _2 1 - 3 1 4 1 5 Ec 图 3 劈 裂抗 拉强度 与弹性模量 的关 系 ( 下转第 4 5页) 31 4 3 2 l O 9 8 7 6 2 2 2 2 2 1 1 1 1 日皇 H 、 第 4 O卷 于 强 ； 内外拉预 应力钢筒混凝土管安装施工 方法 第 l O期 轴线位置准确后 ， 根据测量控制桩 ， 用水准仪测 量管件的高程 ， 根据现场地质情 况预 留沉降量 ( 本 工程提高 2 2 m m 的预 留沉降量 ) ， 即可进行管件 的 稳 固 。 4 2 6管基 初步 回填 为使安装到位 的 P C C P不发生移位 ， 在拆除 吊 装带前先采用符合设计 要求 的回填料 ， 对管底部 的 两 侧采 用人 工进 行 初 步 回 填 ， 并将 两侧 用 手 持 填 压 实 设备压 实 。 4 2 7承插 接 口水 压 试验 1 ) 接 头 打压 ， 采 用 液 压 打 压 法 ( 在 室 外 气 温 较 低时也可采用 气压法 ) ， 试压标准根据合 同和设计 要求 执 行 。试压 技术 人员 会 同现场 监理 做好 节头 试 压记录。如发现不能稳压或管接头漏水 、 渗漏时 ， 拆 除重新安装并再次打压检验直到合格为止。打压每 安装一节， 打压一节 ， 合格一节 ， 以确保工程质量。 2 ) 打压过 程分 为 三次进 行 第一次接头打压 管 道安 装完 成后 ， 随 即进行 接 头打压 ， 以检验 接 头的密封性。接头 打压使用经 过率定 的专用 加压 泵 ， 从接 头下 部 的进 水 孔 压 水 ， 上 部 排 气 孔排 气 ； 排 气结束后拧紧螺栓 ， 加压至规定的压力 ， 保持 5 mi n 压力不下降 ， 即为合格 。 第二次接头打压 每安 装 3节 P C C P管 后 ， 对 先 前 安 装 的第 一 根 管接 头进 行第 二 次接 头打压 ， 检 验方 法 同第一 次 。 第三次接头打压 第 三 次接 头 打 压 检验 在 管 顶 回填 完 成 后 进行 ， 检验 方法 同第 一 次 。 5材料 与设 备 5 1 材料 主要 为 D N 2 2 0 0 、 D N 2 0 0 0的 预 应 力 钢 筒 混凝 土 管材 ， 以及 D N 2 2 0 0 、 D N 2 0 0 0橡胶圈 ， 植物类油脂 。 5 2 设备 ( 表 1 ) 表 1 设备清单 设备名称 设 备型号及规格 数量 用途 龙 门吊 1 安装管道 运输车 5 0 t 以安装速度决定 运输管道 全站仪 G T S 3 3 2 N 2 ” 级 1 控制 中轴线 水准仪 1 控制高程 发 电机组 5 0 k W 1 提供机具 电源 千斤顶 2 微调 中轴线 搅拌机 l 制造砂浆 打压机 2 5 M P a 2 管道压力测试 6效 益分 析 6 1 工期 效益 工序安排合理、 紧凑 ， 比其它施工方法缩短工期 2 7 d ， 确保 P C C P管道安装工期 的实现。 6 2 经 济 效 益 通过举 办 Q c活 动 ， 累计节 省材 料费 用和人 工 费 用共 计 2 3万 元 ， 为 企 业 、 社 会 创 造 了 良好 的 经 济 效 益 。 6 3社 会 效 益 该施 工方法极 大地提高 了 P C C P管 道安 装量 ， 实 现 了省委省政府 提 出 的“ 2 0 1 1 年 国庆节前 大 同 、 朔 州 用 上黄河水 ” 的 目标 ， 取得 了 良好 的社会效益 。 7 结 语 P C C P作为近年来 新兴 的输水 管道型材 ， 在南 水 北调 、 万家 寨 引黄 工 程 等一 大 批 国 内水 利项 目上 得到很好的应用 ， 其长距离 、 稳定 、 安全、 长周期的持 续 输水 能力 显 示 出极 好 的应 用 前 景 。 在 “ 十 二 五 ” 期 间 ， 国家将 大力 发展 水利基 础设 施建 设 ， 在长距 离 输 水 工 程 中 ， P C C P 已 经 占 据 了 主 导 地 位 ， 而 且 ， P C C P在市 政 排 水 工 程 中也 发 挥 了极 大 地 作 用 ， 具 有 广 阔的应 用前景 。 ( 上 接 第 3 1页) 4 结论 1 ) 砖瓦骨料再生混凝土试件的劈裂抗拉破坏和 普通混凝土不同， 不仅表现在为砖瓦骨料与水泥凝胶 体面间的粘结破坏 ， 还表现为砖瓦骨料本身的破坏。 2 ) 通 过试 验 验 证 分 析 ， 得 出 不 同水 灰 比、 砂 率 和 吸水量对 砖 瓦骨 料再 生混 凝 土劈裂 抗拉 强度 的影 响关系 ， 并确定 了合理的水灰 比、 砂率和吸水量 。 3 ) 与普通混凝土对 比， 分析 了砖瓦骨料再生混 凝土的弹性模量与劈裂抗拉强度值。 4 ) 通过试验验证分析 ， 回归得 出砖瓦骨料再生 混凝土的劈裂抗拉强度与弹性模量之间的关系公式。 参 考文献 1 杨 曦， 吴瑾 ， 梁继光 再 生混凝土 抗拉强 度与抗 压强度 关系 的试 验研究 J ， 四川建筑科学研究 ， 2 0 0 9， 3 5 ( 5) ： 1 9 01 9 2 2 N i x o n P J R e c y c l e d c o n c r e t e a s a n a g g r e g a t e f o r c o n c r e t eA r e v i e w J ， Ma t e r i a l s a n d S t r u c t u r e s ， 1 9 7 8 ， 1 1 ( 6 ) ： 3 7 1 3 7 8 3 B C S J ， S t u d y o n r e c y c l e d a g g r e g a t e a n d 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 J ， C o n c r e t e J o u rna l ， 1 9 7 8 ， ( 1 6 ) ： 1 8 3 1 4 肖建庄 ， 李佳 彬 ， 兰 阳 再 生混 凝 土技 术研 究 最新 进 展与 评述 J ， 混凝土 ， 2 0 0 3 ， 2 6 ( 1 O ) ： l 7 2 O 5 石建光 ， 许岳周 骨料级配对再生混凝土强度 和工 作性能影 响的 试验研究 和计算分析 J ， 混凝 土， 2 0 0 8 ( 1 ) ： 8 28 6 6 马彦飞 ， 徐晓勇 配合 比设计对再 生混凝土劈裂抗 拉强度的影响 J ， 江苏建材 ， 2 0 0 9 ， ( 1 ) ： 2 l 一2 3 4 5