再生骨料在混凝土中的应用研究
摘要:建筑工程施工中,再生骨料混凝土的应用对于环境保护以及资源节约有着十分重要的作用,但由于再生骨料存在一定的缺陷,会对制备的混凝土性能造成一定的影响,制约了再生骨料混凝土在工程施工中的应用效果。基于此,本文主要阐述了再生骨料混凝土及其特性,介绍了再生砂浆的制备、储存和施工,并分析了再生骨料在砂浆中的应用,希望对提高再生骨料在混凝土施工过程中的应用提供参考与借鉴作用。
关键词:再生骨料;混凝土;应用
由于建筑中使用了一些围护材料以及红砖,随着建筑使用年限的不断增加,因房屋拆迁而产生的大量废弃混凝土材料,其中碎砖块占据较大的比重,达到50%左右。当前,这些建筑垃圾普遍堆放在露天环境中,只有小部分采取填埋的方式,这就对环境造成了极大的污染。现阶段,对于建筑行业而言,需要消耗大量的资源,此时,可以将建筑垃圾通过相关的技术处理成再生骨料,并将其应用到建筑施工中,这样不但能够科学处理建筑垃圾,又能减少其他材料的使用,提高建筑施工的环保性能。当前,一般是利用废弃的混凝土和红砖,经过机器破碎、加工处理得到再生骨料,从而代替普通的砂石骨料,与此同时,还可以根据相应的配合比加入水、凝胶材料以及外加剂等,制备成再生混凝土,但是在混凝土中掺加再生骨料会对混凝土的性能造成一定的影响。
1再生骨料混凝土概述及其特性
1.1再生骨料混凝土
对于再生骨料混凝土而言,其主要是将旧建筑中的废弃混凝土块进行拆迁,经过分选、清洗、破碎等环节与工序,通过一定的比例相互混合而成,以此来作为部分骨料重新搅拌而成的混凝土。随着再生骨料混凝土的制备与应用,一方面,可以解决由于建筑废弃混凝土而导致的污染问题;另一方面,通过建筑垃圾生产的再生骨料可以有效代替天然骨料,降低建筑工程对天然骨料的依赖,从而降低对天然砂石的不断开采,避免开采砂石对生态环境的破坏,实现可持续发展。
1.2再生骨料混凝土的特性
1.2.1物理特性
对于再生骨料混凝土而言,其空隙较大,这就使得其热导率更低,提升建筑的保温隔热性能。此外,相较于普通混凝土而言,再生混凝土的表观密度更低,自重就会更低,从而有利于降低建筑的整体质量,提高构件跨度[1]。
1.2.2和易性较差
相较于普通混凝土而言,如果在相同的水灰比环境下,再生骨料混凝土的坍落度会更低,这主要是由于再生骨料的表面十分粗糙,而且空隙大,导致吸水率偏大,和易性较差。所以,要想进一步增加再生混凝土的流动性,就应该添加更多的外加剂或者提高水泥浆的使用量。
1.2.3强度不稳定
关于再生骨料对再生混凝土强度所带来的影响,很多学者与机构都进行了这方面的研究。再生骨料在施工过程中容易出现老化或者破坏,以及在解体和破碎时存在损伤累积的现象,这就导致再生混凝土的抗压强度大大降低,但是与普通混凝土相比,所降低的程度却存在差异。这主要是因为再生骨料的配比、种类、试验方法以及养护等因素有着明显的差异性,最终使得再生骨料混凝土的抗压强度不够稳定[2]。
1.2.4耐久性差
对于再生混凝土耐久性产生影响最为明显的一个因素就是污染物,一些污染物的存在会促使混凝土出现有害的反应,大大降低了混凝土的使用年限。另一个重要的因素就是旧混凝土在经过有害反应时所产生的危害程度,因为该危害因素可能会在新的混凝土中存在。除此之外,再生混凝土中一般会黏附着砂浆,这就会导致再生混凝土的渗透性与吸水率大大增强,对其耐久性造成影响。但也正是由于再生骨料的表面黏附水泥砂浆,导致再生骨料和新水泥砂浆间的弹性模量减小,使得界面的结合得到加强。此外,由于再生骨料的表面存在一些裂缝,从而吸收一些水泥颗粒,导致接触部位的水化更加彻底,促使界面结构更加的紧密。
2再生砂浆的制备、储存和施工
2.1再生砂浆的制备
对于骨料的存储,要确保其均匀性,对于大小不一的颗粒要分离开,不同种类和规格的骨料也要分开存储,这样能有效防止被污染或者混杂。要将骨料存储在硬质地面上,同时要确保其能够顺利排水。对于矿物掺合料,企业需要根据级别与品种分开进行存储,不能和水泥等其他材料混合。此外,对于添加剂、外加剂以及填料等,也应该按照品种与厂家分开进行存储,避免其性能出现改变。当砂浆中掺和再生骨料时,应采取现场搅拌的方式,利用机械强制式砂浆搅拌机,确保搅拌的均匀性,以此来控制砂浆的黏稠度,当搅拌完成后,在卸料时,要将搅拌机内的砂浆清理干净。对于每盘砂浆的搅拌时间,应从水泥、骨料、砂浆的加入时间开始计算,确保搅拌的时间超过2min。对于掺入外加剂或者掺合料的砂浆,其计算时间要从全部材料加完开始计算,确保搅拌的时间超过3min。
2.2再生砂浆的储存
对于利用硅酸盐水泥通过现场搅拌的方式生产出来的水泥砂浆以及水泥混合砂浆,其最佳的使用时间应控制在3h以内。实际施工中,施工温度超过30℃时,其最佳的使用时间应控制在2.5h以内。对于砌筑水泥砂浆和掺入缓凝成分的砂浆,其最佳的使用时间应按照实际情况进行相应的延长。对于现场拌制的砂浆,必须要避免水分的蒸发。在夏季施工时做好遮阳处理措施,在冬季施工时要做好保暖措施。对于存储的地点,气温要适宜,最低温度不得低于5℃,最高温度不得超过35℃[3]。
2.3再生砂浆的施工
(1)在进行砌筑砂浆、地面砂浆、抹灰砂浆施工之前,应进行详细检查,确保砂浆和基体材料完全配套。同时还应将基体上的污垢、油渍、灰尘以及建筑垃圾及时清理,将凸出来的地方进行磨平,还需要确保管线槽的整修平整。(2)对于砌筑砂浆,可以利用原浆对墙面进行勾缝处理,同时做到边砌边勾。(3)对于抹灰施工,一般是在砌体或者结构施工结束后的一周内开展。同时要确保抹灰砂浆的厚度,应控制在施工标准以内。(4)在进行屋面抹灰或者外墙砂浆施工时,应选择适宜的天气,不得在阴雨天、大风天气下进行。同时在进行外墙或者屋面抹灰施工时,要避免在炎热的夏天有强烈的阳光下开展作业,最好选择在早晚施工。(5)在松散填充料基层上开展地面砂浆施工之前,应将基层进行填平并反复碾压。而对于光滑的基层,要对其表面采取凿毛或者其他界面处理措施。(6)对于搅拌好的砂浆,应在存储期限内使用完。此时,砂浆在存储的过程中,可能会出现泌水的问题,在使用前必须要再次搅拌均匀。(7)当抹灰砂浆与地面砂浆在砂浆终凝后,应及时做好洒水养护措施,确保抹灰层一直维持湿润状态,同时,要确保养护时间超过7d。
3再生骨料在砂浆中的应用
3.1原材料
一般试验所需要的原材料有以下几种:(1)水泥,PC32.5R复合硅酸盐水泥。(2)粉煤灰,Ⅱ级粉煤灰。(3)砂,主要是由天然细砂、中砂以及废弃混凝土破碎而成的混凝土砂。(4)外加剂,砂浆增塑剂GA,含固量为0.7%,密度为0.99g/cm3,氯离子为0.04%;砂浆开放时间调节剂GB,含固量为12%,密度为1.06g/cm3,氯离子为0.04%。
3.2试验方法
该试验在选择再生细骨料时,主要是采用破碎混凝土砂或者烧结砖砂,以此代替普通砂质量的0%、30%、50%以及70%,分析不同掺量的混凝土砂或者烧结砖砂对砂浆性能所带来不同影响。除此之外,破碎的混凝土砂或者烧结砖砂有着较强的吸水性能,如果直接用于砂浆,必然会使得砂浆的黏稠度产生变化,所以,要想得到混凝土砂与烧结砖砂对砂浆性能所带来的影响,需要做好预湿处理。本试验中所采取的预湿方法,是将混凝土砂与烧结砖砂浸泡在水中一天一夜,完全浸泡后将明水过滤[4]。
3.3试验结果与分析
3.3.1混凝土砂在砂浆中的应用
预湿混凝土砂不同取代率砂浆收缩率如图1所示。
(1)用水量方面:当掺入的干混凝土砂或者预湿后的混凝土砂越多,砂浆保持一定初始黏度的用水量也就越大,这主要是因为混凝土砂在破碎后会存在大量裂缝,而且表面更加粗糙,因此,相较于天然细骨料,混凝土砂的吸水率较大,导致砂浆的用水量进一步增加。
(2)保水性方面:当干混凝土砂或者预湿后的混凝土砂的掺入量越大,砂浆的含水率也就越大,保水率也就越高,混凝土砂的掺量越高,此时砂浆的保水率与含水率也就越高。
(3)稠度方面:如果掺入的干混凝土砂或者预湿的混凝土砂越多,此时的砂浆稠度会不断损失,这主要是因为混凝土砂的吸水率较大,当砂浆搅拌之后,就会对其中的增塑剂和自由水进行吸附,从而导致砂浆的塑性越来越差[5]。(4)表观密度方面:当掺入的混凝土砂越来越多时,由于其表观密度相较于天然细骨料更小,此时砂浆的表观密度会不断降低,如果掺入的量越大、比例越高,就会导致砂浆的表观密度不断降低。
(5)强度方面:当混凝土砂预湿后,会使得混凝土砂在砂浆中的取代率不断提高,此时砂浆的抗压强度与拉伸黏结度不断降低。对于掺入混凝土砂的砂浆强度,主要由以下几个方面的因素所影响:①混凝土砂有着较强的吸水性,从而导致砂浆的实际水灰比不断变小,增加了砂浆强度;②相较于普通砂而言,再生混凝土砂的坚固性较差,这就会导致砂浆的强度变小;③随着混凝土砂掺量的不断增加,砂浆表观密度会不断降低,此时砂浆强度会由于表观密度的影响也会逐渐降低。故此,砂浆的抗压强度会随着混凝土砂掺量的不断增加而减小。砂浆的黏结强度除了受以上几点因素的影响,还会受到其他因素的影响,由于混凝土砂的吸水性,也会导致砂浆和基底的界面处的砂浆失水,从而使得砂浆与基底之间的黏结力大大降低。此外,通过对比干混凝土砂与预湿处理混凝土砂,可以发现两者的砂浆性能有以下特点:通过预湿处理的混凝土砂配置的砂浆,要想使得砂浆拌合物达到相近的初始稠度,需要更多的用水量,稠度损失更少,同时表观密度、抗压强度以及黏结强度也都更低。这是因为混凝土砂在经过预湿处理以后,在拌和前会吸收大量的水分,而利用干混凝土砂拌制砂浆,是在拌和用水加入后吸收水分,干混凝土砂在短时间内会快速地吸水,所以,选择预湿处理后的混凝土砂,其砂浆稠度损失更小,但是其用水量更大,砂浆表观密度、抗压强度以及黏结强度都会降低。
3.3.2烧结砖砂在砂浆中的应用
对于干烧结砖或者预湿处理后的烧结砖,当其中的砖掺量越大,砂浆的用水量也会越大,此时砂浆的保水率与含水率也会更高,稠度损失也就越快,黏结强度也不断降低。但是对于在表观密度与抗压强度上,相较于掺混凝土砂浆,掺烧结砖砂浆则有着不同的特性,这主要是因为烧结砖砂中有着更多的细粉,在一定的掺量内,有更好的填充性能,促使砂浆表观密度与抗压强度得到显著的提升,但是当超过一定掺量后,就会由于其表面积更大,而使得砂浆用水量大大增加,这就会降低其表观密度与抗压强度[6,7]。
3.3.3混凝土砂和烧结砖砂砂浆的性能优化
对于掺加预湿处理的混凝土砂与烧结砖砂,砂浆的稠度会快速的损失,在实际应用中无法准确地保障可操作性,所以,通过掺加30%和50%的混凝土砂或者烧结砖砂砂浆外加剂来进行科学的调整。根据调整后的比例,可以看出,增加调节剂GB的掺量,降低掺加混凝土砂和烧结砖砂砂浆稠度的损失,有效地延长砂浆的可操作性,与此同时,还能降低对砂浆表观密度、保水性、抗压强度以及黏结强度的影响。对于烧结砖砂砂浆而言,由于其有着较强的吸水性能,调节剂GB的增加,能够有效保障混凝土砂浆的可操作时间。而对于掺加烧结砖砂的砂浆,GB掺量的增加并不能降低其稠度的损失。
4结语
根据混凝土砂与烧结砖砂作为再生骨料在砂浆中的应用,主要有以下两点总结:
(1)相较于普通砂,混凝土砂作为细骨料时,会使得砂浆的用水量不断增加,使得砂浆的稠度损失较大,降低砂浆的表观密度、黏结强度以及抗压强度,导致自然干燥收缩率增加。
(2)预湿处理混凝土砂和烧结砖砂,能够降低砂浆拌合物的稠度的损失,使得砂浆的可操作时间进一步增加,同时也会降低砂浆的表观密度、抗压强度以及黏结强度。
参考文献:
[1]邹燕,曹大富.再生骨料在混凝土中的应用研究[J].新型建筑材料,2020,47(4):31-33+38.
[2]郝彤,候保星,刘斌.再生细骨料在砂浆中应用的研究与进展综述[J].混凝土.2019(03):115-119.
[3]范晓玲,罗健,陈忠强,等.再生骨料在混凝土路面砖中的应用研究[J].散装水泥,2020(1):15-16+20.[4]孔文艺,范晓玲,李锋,等.再生骨料在混凝土中的应用研究[J].散装水泥,2019(6):6.
[5]佘向军,邓宗才.再生混凝土骨料在沥青混凝土路面中的应用研究[J].公路,2008(10):18-22+394.
[6]王冬梅,张鹏宇,郭玉娜,等.不同混凝土再生细骨料用于干混砂浆的性能研究[J].中国建材,2020(5):122-124.
[7]高亚丽.再生骨料透水混凝土性能及改性问题探析[J].砖瓦,2022(11):98-99.
作者:杨 波
推荐阅读:高温再生混凝土发表指导
与“再生骨料在混凝土中的应用研究”相关的推荐
1、无介质浮空成像技术在移动通信中的应用
摘要:本文对无介质浮空成像方案分析、技术研究等进行了分析,...查看详情
2、现代通信技术在高速铁路中的运用试析
摘要:摘要:随着当前我国现代科学信息技术的不断进步以及现代...查看详情
3、BIM技术在工程建设中的应用
摘要:[摘要]BIM作为一种全新的理念和技术,在工程建设中得到了广...查看详情
4、数字测绘技术在建筑工程测量中的应用
摘要:摘要:文中对数字测绘技术进行论述,并结合大型商业办公...查看详情
5、BIM技术在园林景观规划的应用
摘要:[摘 要]在新时期,BIM 技术的应用更加广泛。将 BIM 技术应用...查看详情
sci/ssci解答
EI|SCOPUS解答
国外出书解答
SCI期刊解答
出书与专利
热点服务专辑