再生【混凝土】.pdf

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1、cheng再生混凝土再生混凝土北京建筑工程学院实验 6 号楼工程试验阶段和施工过程中使用的都是全再生骨料混凝土，只是在原材料材性试验时才筛分成再生粗、细骨料进行相应的检测。再生骨料由北京元泰达环保建材科技有限公司生产，骨料生产原料主要为废混凝土基础；再生混凝土由新奥混凝土搅拌公司生产。一、一、试验配合比研究试验配合比研究1 1、原则、目的与技术路线、原则、目的与技术路线配合比研究的原则：（1）所用的配合比是以新奥混凝土搅拌站长期使用的成熟配合比为基础而改进的；（2）所用原材料除骨料以外与搅拌站长期使用的完全一致。配合比研究的目的：为了适应大多数搅拌站的技术水平和原材料供应状况，为今后全面推广建

2、筑垃圾再生混凝土打下坚实基础。试配过程中首先要解决的是建筑垃圾再生混凝土的工作性能，即要求初始坍落度 200mm 以上，2h 后能保持在 160mm 左右；然后是强度，试配强度需满足，还要综合考虑再生混凝土的耐久性和经济性，并以确保强度和工作性能为最终决定指标。再生混凝土配合比的研究主要是通过调整用水量、砂率、水灰比（水胶比）、水泥与掺和料用量、掺和料品种等因素来实现的，试验过程中总共进行了 52 个配合比试配，合计 182 组试验，最终选出满足工程需要的施工配合比。2 2、配合比试验、配合比试验再生骨料的材性、砂率、水胶比、胶凝材料用量、矿物掺合料的种类和掺量等都对混凝土的性能有明显影响。但

3、由于我们的试配是建立在搅拌站原有配合比和原材料的基础上的，因此，主要针对建筑垃圾再生骨料的特性进行了需水量和砂率影响的试验研究。试验结果表明：（1）再生骨料比天然骨料需水量大，但采取适当措施，可配制出工作性和强度均满足工程需要的再生混凝土，坍落度大于 200mm，无离析和泌水，1h 坍落度损失为零；（2）再生细骨料的加入，明显改善了混凝土的和易性，特别对黏聚性和保水性有利，但由于其对需水量影响较大，因此，要尽量采用低再生细骨料比率。从本批再生骨料试验结果分析，砂率以 40%为宜；（3）为减少混凝土需水量和坍落度损失，宜掺用一定比例的天然骨料，本试验的天然粗骨料为 50%左右，天然细骨料为 30

4、%左右。chengcheng三、再生混凝土的应用效果三、再生混凝土的应用效果1 1、搅拌站出罐留样搅拌站出罐留样在实验楼的浇筑过程中，在搅拌站就对混凝土进行了出罐留样，并检验了混凝土的坍落度和强度，见表 23。表 23搅拌站出罐留样混凝土坍落度和强度设计强度7 天强度28 天强度坍落度编 号3208375839534117（MPa）30303030（MPa）33.333.529.826.0（MPa）51.241.942.536.0（mm）220210210230结构部位基础柱、梁、墙首层柱、剪力墙首层顶梁、板二层柱、剪力墙从表 23 可以看出，搅拌站出罐留样再生混凝土的强度都达到了设计要求，坍

5、落度也满足现场施工要求。2 2、现场施工性能、现场施工性能对于现场混凝土的施工来说，最重要的是大流动性及良好粘聚性、保水性和保坍性。由于实验楼施工现场作业面狭窄、钢筋密度大（见图9），现场混凝土浇筑只能用小泵进行，这样不仅对混凝土的流动性有很高的要求，同时对混凝土的保坍性也有很高的要求。在施工过程中，就曾出现过由于堵车、坏泵等原因而使得施工时间延到 3 小时以后的情况。现场施工证明，再生混凝土满足了本工程施工所要求的工作性能（见表 24）。图 9施工现场作业面窄、钢筋密度大表 24 施工现场坍落度检测情况表chengcheng编号09130929-10929-20929-30929-41010

6、-11010-21013-11013-31013-4 1101-61101-71101-81101-91101-10结构部位柱底板柱底梁底梁柱剪力墙地梁剪力墙梁梁柱柱板板梁实测坍落度（mm）200220165230170240160250170230200215200200170粘聚性、保水性、流动性粘聚性好、保水性好，流动性好粘聚性好、保水性好，流动性好粘聚性好、保水性好，流动性良粘聚性好、保水性好，流动性好粘聚性好、保水性好，流动性良粘聚性好、保水性好，流动性好粘聚性好、保水性好，流动性好粘聚性好、保水性好，流动性好粘聚性好、保水性好，流动性良粘聚性好、保水性好，流动性好粘聚性好、保水性好

7、，流动性良粘聚性好、保水性好，流动性好粘聚性好、保水性好，流动性良粘聚性好、保水性好，流动性良粘聚性好、保水性好，流动性好3 3、施工现场留样、施工现场留样施工过程中，对现场混凝土进行了试块留样（见图 10、图 11、表 25 和表 26），实验楼所使用的混凝土设计强度均为 C30（基础垫层为 C15），现场留样试验的试块尺寸为 100mm100mm100mm，表 25 中所列强度是换算成标准试块后的强度值。表 25施工现场留样强度情况表试件编号28 天抗压强度（MPa）与设计强度比值（%）养护方式LJ02143.3144标准LJ02240.6135标准LJ02344.7149标准LJ0244

8、1.8139标准LJ03135.9120标准LJ04139.6132标准LJ04235.4118标准LJ04335.8119标准LJ04440.4135标准LJ05135.6119标准LJ05137.9126同条件L05236.0120标准LJ05235.2117同条件LJ06133.0110标准LJ06141.9140同条件LJ07236.3121同条件LJ07241.3138同条件cheng结构部位柱基础柱基础柱基础柱基础基础梁、剪力墙基础梁基础梁基础梁基础梁一层结构柱一层结构柱一层结构柱一层结构柱一层顶板、梁一层顶板、梁二层结构柱二层结构柱cheng图 10浇筑现场混凝土留样表 26混凝

9、土现场留样试块强度统计分析最大值最小值平均值标准差（MPa）44.733.038.53.3达到设计强度百分比（%）128图 11现场留样试场强度检测值从表 26 中可以看出，现场所留 17 组混凝土试块 28 天强度均大于设计强度等级的要求,平均达 38.5MPa，为设计强度的 128%；标准差为 3.3MPa。根据 GB5016492 的技术指标，现场再生混凝土的质量控制达到优良水平。chengcheng4 4、再生混凝土耐久性能、再生混凝土耐久性能（1 1）抗氯离子扩散抗氯离子扩散抗氯离子扩散性能是混凝土耐久性能的重要指标，再生混凝土氯离子扩散系数检测结果及评价见表 27。表 27 再生混

10、凝土抗氯离子扩散系数组号Z8AZ8BZ9Z10Z11Z12扩散系数(cm2/s)评价7.281E-9低6.821E-9低9.048E-9低1.656E-8中8.338E-9低1.325E-8中组号Z13Z14Z15Z16Z17Z18扩散系数9.901E-91.608E-81.156E-81.257E-87.121E-95.059E-9评价低中中中低低根据 NEL 法评价指标，再生混凝土的抗氯离子扩散系数处于中等或低等水平，抗氯离子扩散性能良好，说明再生混凝土中孔隙数量适宜、孔隙结构良好，能够满足混凝土耐久性要求。（2 2）抗冻融性能抗冻融性能抗冻融性能是混凝土耐久性能的重要指标，本试验中再生混

11、凝土抗冻融性能的检测情况见图 12，检测结果见表 28 和表 29。图 12混凝土抗冻融试验chengcheng表 28全级配无天然骨料再生混凝土抗冻融性能（实验室）编号H-5H-6强度(MPa)同龄期对照组50 次冻融循环37.243.039.737.7强度损失（%）-712质量损失（%）0.40.4表 29现场留样再生混凝土抗冻融性能编号强度损失126.12.7质量损失-0.1-0.1备注（1）龄期：120 天；（2）循环次数：100；（3）冻结温度：-10,融化温度：20。从试验结果可以看出，在实验室进行的全级配无天然骨料再生混凝土试件经过 50 次慢速冻融循环后强度损失分别为7%和 1

12、2%，质量损失仅为 0.4%，建筑垃圾再生混凝土现场留样试块经过 100 次慢速冻融循环后强度损失分别为 6.1%和 2.7%，质量损失都为0.1%。说明再生混凝土的抗冻性能良好，满足混凝土抗冻融性能的设计要求。（3 3）干缩性能干缩性能混凝土的干缩性能是混凝土结构设计的重要指标，关系到混凝土结构的变形和应力重分布。混凝土的干缩过大，对结构承载力和抗震性能等都不利。在本项目中，分别研究了全级配再生骨料混凝土（骨料全为再生骨料，无天然骨料）180d 内的干缩情况，以及不同来源的骨料、不同水泥用量、不同水灰比、不同粗细再生骨料掺加比例时再生混凝土 45d 内的干缩性能，同时还与全天然骨料进行了平行

13、对比试验。试验结果见表 30、31 和图 13、14。组号表 30全级配再生骨料混凝土干缩试验结果（单位：mm/m）1d3d7d14d28d45d60d90d180dDL-10.0150.1220.3150.5020.6090.7450.7890.8030.832DL-20.0430.2080.4230.6380.7380.8530.8750.8890.889表 31部分再生骨料混凝土干缩试验结果编号1C00A31C40A31C70A31C100A3骨料种类掺量天然骨料粗骨料 1粗骨料 1粗骨料 140%70%W/C水泥kg/m3收缩量（mm/m）1d3d7d28d45d0.0490.0690

14、.1140.5100.5410.0140.0410.0990.3280.3620.0660.0760.2370.4730.4980.0190.0460.0970.3740.415100%0.750.750.75300300300300100%0.75chengcheng1C00A41C40A41C70A41C100A41C00A51C40A51C70A51C100A51X100A42X100A42C100A4天然骨料粗骨料 1粗骨料 1粗骨料 1天然骨料粗骨料 1粗骨料 1粗骨料 1细骨料 1细骨料 2粗骨料 2100%0.4340%70%0.430.434004004004005005005

15、005004004004000.0290.0710.1330.2950.3110.0490.1550.3590.4190.4430.0320.0840.1540.3230.3530.0300.1550.1730.3000.3220.0830.1900.1940.5430.5660.0520.1410.2250.4680.4970.0340.0860.2580.3760.3960.0300.0850.1520.3740.3910.0730.1150.1850.4770.4950.1440.1880.1920.4080.4590.1140.1160.1770.4100.582100%0.43100

16、%0.3140%70%0.310.31100%0.31100%0.43100%0.43100%0.43从表 30 结果分析，与普通混凝土一样，再生混凝土的干缩主要发生在成型后的前 45 天。从表31 的试验结果中可以看出，不同骨料再生混凝土45 天的收缩量与对照组基本相当，且无明显变化规律，证明可以满足混凝土结构收缩性能的要求。此外，由于钢筋的约束，实际工程中混凝土的收缩值比试验值小，本工程经一年的实践，从外观检查，亦证明了这一点。图中：A3水泥用量 300kg/m3、w/c=0.75；A4水泥用量 400kg/m3，w/c=0.43；A5水泥用量 500kg/m3、w/c=0.31。chen

17、gcheng图 131 号再生粗骨料不同掺量时混凝土干缩变化图图 14同水泥用量、同水灰比时不同再生骨料混凝土干缩对比图（4 4）碳化性能碳化性能再生混凝土的碳化性能检测及结果见表 32 和图 15。表 32混凝土碳化情况编号1C-00-A31C-40-A31C-70-A31C-100-A3水灰比0.750.750.750.75碳化深度（mm）1511218 (a)w/c=0.75(b)w/c=0.31(c)w/c=0.43图 15再生混凝土抗碳化性能试验情况chengcheng本次试验过程中，除水灰比为 0.75 时的混凝土块有碳化现象以外，水灰比为 0.43 和 0.31 时的混凝土都没有

18、出现任何明显的碳化（见图 15、表 32）。说明在一般情况下，再生混凝土抗碳化性能都满足工程的要求。建筑实体检验建筑实体检验1 1、外观质量、外观质量再生混凝土楼板和墙体表面平整，无裂纹和蜂窝、麻面现象。见图16、17和 18。图 16再生混凝土楼面图 17 再生混凝土剪力墙chengcheng图 18再生混凝土楼板2 2、保温性能、保温性能再生混凝土现场留样试块导热系数检测结果见表 33，建筑实体传热系数检测结果见表 34。表 33再生混凝土现场留样保温性能检测结果2类型导热系数 W/（m.K）再生混凝土剪力墙留样0.31粘土烧结砖0.78(资料数据)表 34再生混凝土建筑实体保温性能检测结

19、果类型传热系数 W/（m.K）再生混凝土 190mm 厚墙+20mm 内砂浆2.94250mm 厚普通混凝土剪力墙2.96（资料数据）再生砖填充墙（300mm+70mm 内外砂浆）1.69陶粒空心砌块填充墙（300mm+70mm 内外砂浆）1.39由表 33 可以看出，再生混凝土的导热系数比普通烧结粘土砖要低一半以上；由表 34 可以看出，190mm 厚再生混凝土实体传热系数比 250mm 厚普通混凝土的低，再生砖填充墙的传热系数比陶粒空心砌块填充墙的略高。如果配以其它措施，再生混凝土和再生砖完全可以应用于保温性能良好的节能建筑。3 3、回弹试验、回弹试验结构竣工后，对该楼实体进行了全面的回弹

20、（见图19），试验结果见表35。chengcheng图 19地基的回弹试验表 35建筑实体回弹试验结果平均值标准差现龄混凝土强（MPa）35.335.844.133.9（MPa）1.091.10 3.352.1333.534.038.630.4达到设计强112113129101结构部件及名称三层柱、梁、板二层楼梯间一层柱、墙二层柱回弹时混凝36366554从表 35 中可以看出，再生混凝土的强度完全满足设计要求。经济分析经济分析1 1、直接经济效益、直接经济效益以剪力墙 C30 再生混凝土为例，将搅拌站原有配合比与本实验楼的施工配合比单方材料成本进行对比。北京市目前价格情况为：天然砂为 45

21、元/吨；天然石约 35 元/吨；再生骨料 20 元/吨；水泥 440 元/吨；减水剂（液态）2.4 元/千克。成本对比分析见表 36。表 36 C30 再生混凝土与天然砂石混凝土成本分析表用量水水泥砂石外加剂总 计170搅拌站原配比325688（天然）1031(天然)12.30/实验楼配比181353677(1/3 天564(天然)+451(再13.17/原配比成（元）0143.031.036.129.5239.6新配比成（元）0155.319.228.831.6226.4节省（元）0-12.311.87.3-2.14.7从表 36 中可以看出，实验楼的施工配合比与搅拌站原配合比相比，每方混凝

22、土可节省成本 4.7 元，约为总成本的 2.0%。如果仅从一个混凝土用量不大的chengcheng工程来说，这种成本节省的经济效益也许并不明显，但是如果以北京市一年生产100 万吨再生骨料计算，则可以生产110 万方再生混凝土，节约成本500 万元以上。经过进一步优化配比以及使用新型高效外加剂，直接经济效益将会更加明显。2 2、间接效益、间接效益在资源日趋短缺、环保意识日益强烈、国家和社会各界都致力于可持续发展战略和环境友好型社会建设的背景下，使用再生混凝土可以带来广泛的环境、资源、能源和社会效益。以每一万吨建筑垃圾可以生产出 9000 吨再生骨料、每万吨建筑垃圾堆放占地 1 亩、每亩占地费用

23、 50 万元（北京市）、北京市现有 100万吨再生骨料生产能力计算，则间接效益非常明显，见表 37。表 37北京市利用再生骨料的间接效益生产能力（万吨）100消耗建筑垃圾（万吨）减少堆放用地（亩）减少堆放费用（万元）1111115550小结小结通过试验，得到以下结论：1、再生细、粗骨料材性满足建筑用砂（GB/T146842001）和建筑用碎石、卵石（GB/T146852001）的各项技术要求，用再生骨料完全可以配制出工作性能、强度指标、耐久性能都满足要求的混凝土；2、由于再生骨料中细粉含量偏高，骨料本身孔隙率大，配制再生混凝土时需水量大、坍落度损失快，为保证再生混凝土的工作性能及耐久性能，要通

24、过科学的配比设计与试配，采用低砂率、掺加天然骨料、选择适宜的矿物掺和料与外加剂等措施来降低用水量，保证混凝土强度和耐久性；3、再生混凝土的生产过程中除了配合比设计以外，其他与普通混凝土无异；4、再生混凝土的施工与普通混凝土相比，更需合理调度，尽量减少泵车运输与等待时间。同时，还要加强再生混凝土的早期养护；5、再生混凝土的工作性能、力学性能和耐久性能均符合相关标准的规定，满足实际工程的需要；6、再生混凝土建筑的外观质量、保温性能等使用功能满足相关规定的要求；7、本实验楼并未优化配比的 C30 再生混凝土与普通混凝土成本相比，每方可以节约 4.7 元。除直接经济效益外，再生混凝土的使用还可以带来巨大环境、资源、能源和社会效益。cheng