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建筑垃圾再生混凝土的强度与弹性模量
据垃圾处理设备公司研究分析影响再生混凝土的强度与弹性模量的因素较多,包括WCA的原生混凝土强度(WCA种类)、搅拌工艺、水灰比(净水胶比)和WCA掺量等。
刘学艳、刘彦龙研究表明,再生棍凝土的抗压强度略低于普通混凝土。王武样和刘立等人亦证实,当原生混凝土强度等级相同时,再生骨料混凝土的抗压强度随再生粗骨料取代原生粗骨料比例提高而略有降低;同时,当原生混凝土为不同等级强度混凝土的混合物时,在配合比相同的情况下,与原生骨料混凝土相比,不同设计等级强度的再生混凝土的抗压强度均有所下降,且再生混凝土的设计等级强度越高,其抗压强度下降幅度越大。
而张亚梅和秦鸿根等人用南京模范马路旧建筑物拆下来的废混凝土块经人工破碎而成的粗骨料按照普通混凝土配合比设计方法配制C20再生棍凝土,发现在不调整用水量的条件下,配制出的混凝土3d和28d抗压强度均略高于普通混凝土,且随再生骨料用量的增加而提高。其原因是,废混凝土骨料的吸水率高,原材料加水拌合后,再生骨料大量吸水,使水泥浆体中实际水灰比降低,而对于低强度等级的混凝土而言,强度对水灰比的变化是非常敏感的。废混凝土骨料掺量越高,其吸水量越多,水泥浆体中的实际水灰比越低,再生混凝土的抗压强度就越高。
孔德玉、吴先君等人的正交试验表明,原生混凝土强度越高,再生骨料性能越好,相同配合比条件下得到的混凝土性能越好。同时,采用原混凝土强度较低的再生粗骨料亦可配制C60--C70以上的高强混凝土,但要达到相同的强度等级,胶凝材料用量显然要比采用天然骨料时增加很多.因此,从再生利用的角度来看,在进行结构设计时,应尽可能采用高强混凝土,以减少再生利用时胶凝材料的用量,提高其再生利用价值,减少对自然环境的负荷。
影响混凝土劈裂抗拉强度的因素主次顺序为粗骨料种类>水灰比>搅拌工艺,影响混凝土抗压强度的因素主次顺序为水灰比>粗骨料种类>搅拌工艺。粗骨料种类是影响混凝土强度的一重要因素,对于14d, 28d和60d抗压强度,粗骨料种类的影响稍低于水灰比的影响;对于28d劈裂抗拉强度,粗骨料种类的影响则超过了水灰比的影响。所以,在再生骨料混凝土配合比设计时,仍旧沿用现行国家标准是不妥的,其强度公式中必须考虑粗骨料性能的影响,有待进一步研究。搅拌工艺对混凝土抗压强度的影响比较复杂。在水化初期,裹石工艺对混凝土没有增强效果,至60d后,其增强效果才逐渐显现,且越到后期,硅灰裹石工艺的增强效果越趋显著,其次是水泥裹石工艺。这是由于裹石工艺不仅影响裹掺体系混凝土中水泥浆与骨料界面结构与性能,而且影响水泥浆本体的结构与性能.众所周知.普通混凝土抗压强度主要取决于骨料与水泥石的界面结构与性能,同时受到水泥石本体结构和性能的影响。在水花初期,裹掺体系中硅灰的火山灰活性尚未能充分发挥,体系中界面处的增强效果不显著,此时水泥石本体的拱结构保护作用使得混凝土抗压强度主要取决于水泥石本体的结构与性能,同时界面结构性能也有着重要影响.由于硅灰的填充效应与初期微弱的火山灰效应,普通工艺混凝土的水泥石本体结构密实度高于硅灰裹石和水泥裹石体系,因此,混凝土14d抗压强度顺序为普通工艺>水泥裹石>硅灰裹石。随着水化龄期的延长,裹掺体系的界面结构随硅灰的火山灰效应的增强而加强,其界面性能对混凝土性能的影响逐渐显著,反映在性能的变化上,28d抗压强度顺序为普通工艺>硅灰裹石>水泥裹石,60d抗压强度顺序为硅灰裹石>水泥裹石>普通工艺。搅拌工艺对混凝土抗压强度的影响并不显著,在原材料相同时,裹砂石工艺对混凝土60d抗压强度的平均提高幅度仅为5%左右,这与王一光等研究得到的裹砂石工艺制备的高性能混凝土28d抗压强度比由相同原材料采用普通工艺制备的混凝土高出30%-40%相差甚远。其原因在于,裹砂石工艺参数的不同对增强效果有重要影响,因此,尚播对裹砂石工艺的各项参数做进一步研究,以期通过改变搅拌工艺补偿由于使用再生粗骨料而导致的混凝土抗压强度下降。
邢振贤和周日农的试验表明,再生混凝土的抗压强度、抗拉强度、抗压弹性模量、抗拉弹性模量全部随着WCA掺量增加而降低。全部采用废混凝土作骨料的再生混凝土W100,比基准混凝土W。抗压强度低8.9%,抗拉强度低6.9%,抗压弹性模量降低37.6%,抗拉弹性模量降低34.4%.可见,再生混凝土强度降低少,而弹性模量明显降低。水灰比对再生混凝土的强度与弹性模量影响较大,当水灰比由0.8降到0.4时,再生混凝土的抗压强度增加53.7%,抗压弹性模t增加33.7%,强度的增长率大于弹性模量.这有可能是开发高强度、低脆性混凝土的新途径.
Topcu I B和Guncan N F的研究亦表明,随着配合比中WCA用量增加,WCA混凝土的抗压强度降低,弹性模童也较普通混凝土降低大约80%,而且刚度值、塑性能和弹性能都会降低。