建筑垃圾再生原料組成與用量對再生混凝土性能的影響_圖文

1、試驗研究文章編號:1009-9441(200903-0001-04建筑垃圾再生原料組成與用量對再生混凝土性能的影響王武祥(中國建筑材料科學(xué)研究總院綠色建筑材料國家重點實驗室,北京100024摘要:研究了建筑垃圾再生原料的組成與用量對再生混凝土物理力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明,隨著再生原料用量的增加,再生混凝土的吸水率和拌和用水增加、絕干密度下降,變化幅度因再生原料品種和用量的不同而不同。廢燒結(jié)磚再生原料用量的變化將引起再生混凝土強度的顯著變化,而廢混凝土再生原料用量則對再生混凝土強度影響較小。由廢混凝土再生原料與廢燒結(jié)磚再生原料組成的混合再生原料,其摻量對再生混凝土物理力學(xué)性能的影響規(guī)律與廢燒結(jié)磚

2、再生原料基本一致。再生混凝土的斷裂形式表現(xiàn)為基材破壞、界面脫附和廢燒結(jié)磚再生骨料破壞3種形式并存。關(guān)鍵詞:建筑垃圾;再生原料;再生混凝土;性能中圖分類號:X799.1文獻標(biāo)識碼:A引言以廢混凝土和廢燒結(jié)磚為主要組成的建筑垃圾,通過回收加工而得到再生原料,可作為混凝土與水泥制品的原材料。建筑垃圾回收和加工通常采取混合方式,其中廢混凝土和廢燒結(jié)磚組成變化不定,而且廢混凝土與廢燒結(jié)磚的強度、吸水率、表觀密度等性能差異明顯,因此,建筑垃圾再生原料組成將對再生混凝土性能產(chǎn)生顯著影響。本文主要研究了建筑垃圾再生原料組成和用量對再生混凝土物理力學(xué)性能的影響,以掌握相關(guān)規(guī)律,指導(dǎo)建筑垃圾的資源化循環(huán)再生與產(chǎn)業(yè)

3、化應(yīng)用。1原材料與試驗方法1.1原材料(1水泥:PO42.5R水泥。(2建筑垃圾再生原料:使用顎式破碎機分別將回收的廢混凝土和廢燒結(jié)磚破碎成最大粒徑< 8mm的廢混凝土再生原料(代號Rc和廢燒結(jié)磚再生原料(代號Rb。建筑垃圾再生原料則由廢混凝土再生原料和廢燒結(jié)磚再生原料組成。(3人工砂:最大粒徑<5.0mm,粒徑<0.16mm 的細石粉含量20%。1.2試件制作按設(shè)定配合比計量水泥、廢混凝土再生原料、廢燒結(jié)磚再生原料、人工砂和水,使用砂漿攪拌機攪拌,澆注振動成型后在標(biāo)準(zhǔn)試驗環(huán)境下養(yǎng)護24h脫模,然后密封自然養(yǎng)護至28d齡期。試件尺寸為40mm×40mm×1

4、60mm。1.3性能測試測試試件28d齡期的抗壓強度、抗折強度、絕干密度和吸水率。抗壓強度和抗折強度的測試參照G B/T176711999水泥膠砂強度檢驗方法(I S O法進行,絕干密度和吸水率的測試參照G B/T41111997混凝土小型空心砌塊試驗方法進行。1.4試驗方法按不同組成的建筑垃圾進行分類研究:建筑垃圾全部由廢混凝土組成;建筑垃圾全部由廢燒結(jié)磚組成;建筑垃圾由不同比例的廢混凝土和廢燒結(jié)磚組成。分別研究再生原料的不同用量對再生混凝土性能的影響。2試驗結(jié)果與分析2.1廢混凝土再生原料用量對混凝土性能的影響廢混凝土再生原料設(shè)計用量取4個:75%、60%、45%和30%,水泥用量固定為1

5、2%,相應(yīng)地人工砂用量分別為13%、28%、43%和58%,保持再生混凝土混合料濕度和稠度基本一致,再生混凝土的性能測試結(jié)果見圖1,再生混凝土的斷面照片見圖2。廢混凝土破碎后,在再生混凝土骨料表面將粘附有大量砂漿,且隨著骨料粒度的減小,粘附砂漿量明顯增加。廢混凝土再生原料是由不同粒徑的再生骨料和粉狀材料組成的混合物,比人工砂表觀密度基金項目:國家科技支撐計劃子課題(2006BAJ02B0501 圖1 用廢混凝土再生原料制備的再生混凝土性能圖2用廢混凝土再生原料制備的再生混凝土斷面照片低、吸水率高。當(dāng)再生混凝土中廢混凝土再生原料的用量由75%降低至30%時,再生混凝土的絕干密度有所增加,增幅為4

6、.1%;吸水率則明顯減小,降低11.3%。由圖2可以看出,再生混凝土斷裂形式為基材破壞和界面脫附(即再生混凝土骨料從基材中撥出,而非再生混凝土骨料破壞。雖然廢混凝土再生原料的強度低于人工砂,且廢混凝土再生原料用量的變化范圍較大,但再生混凝土的強度較低,只有所波動,沒有明顯差異。2.2廢燒結(jié)磚再生原料用量對混凝土性能的影響廢燒結(jié)磚再生原料按75%、60%、45%和30%等4個用量,對應(yīng)的人工砂比例為13%、28%、43%和58%,水泥用量固定為12%,成型時保持再生混凝土混合料濕度和稠度基本一致。再生混凝土性能測試結(jié)果見圖3 。圖3用廢燒結(jié)磚再生原料制備的再生混凝土性能與人工砂相比,廢燒結(jié)磚再生

7、原料的吸水率高、表觀密度小。因此,隨著廢燒結(jié)磚再生原料用量的增加,再生混凝土的物理力學(xué)性能均出現(xiàn)明顯變化。當(dāng)再生混凝土中的廢燒結(jié)磚再生原料用量由30%增加至75%時,再生混凝土的絕干密度明顯降低,降幅達14.8%;吸水率則有顯著提高,增幅達48.7%。廢燒結(jié)磚再生原料比廢混凝土再生原料的吸水率高、表觀密度低,因此,用其制備的再生混凝土具有更低的絕干密度和更高的吸水率。值得注意的是,再生混凝土混合料的拌和用水量也大幅度提高,增幅達37.3%。廢燒結(jié)磚再生原料的強度大大低于人工砂,因此,隨著廢燒結(jié)磚再生原料用量的增加,再生混凝土的強度大幅度降低,抗壓強度降低35.0%,抗折強度降低33.5%。雖然

8、再生混凝土的強度較低,但其 斷裂時廢燒結(jié)磚再生骨料仍出現(xiàn)斷裂(見圖4,這與使用廢混凝土再生原料的再生混凝土斷裂形式有所不同。2.3混合再生原料組成變化對混凝土性能的影響混合再生原料(Rc +Rb 設(shè)計用量取60%、圖4用廢燒結(jié)磚再生原料制備的再生混凝土斷面照片45%和30%等3組,研究混合再生原料中廢混凝土再生原料與廢燒結(jié)磚再生原料含量變化對再生混凝土性能的影響。2.3.1混合再生原料用量為60%時在再生混凝土中,混合再生原料總量為60%。其中,廢混凝土再生原料的用量分別占60%、50%、40%、30%、20%、10%、0%,相應(yīng)地廢燒結(jié)磚再生原料的用量則分別占0%、10%、20%、30%、4

9、0%、50%、60%。水泥用量固定為12%,保持再生混凝土混合料濕度和稠度基本一致,再生混凝土配合比和性能測試結(jié)果見表1。表1混合再生原料組成變化對再生混凝土性能的影響(混合再生原料用量為60%編號混凝土配合比/%廢混凝土廢燒結(jié)磚人工砂水泥水絕干密度/(kg/m 3吸水率/%抗壓強度/MPa 抗折強度/MPa 12600281210.8200910.221.5 6.02315010281211.8196010.921.4 5.66324020281213.4189812.018.0 5.21333030281214.5182813.116.3 4.75342040281215.3180413.

10、916.9 4.70351050281216.5176414.715.1 4.372260281217.2172815.114.63.73隨著混合再生原料中廢燒結(jié)磚再生原料用量的增加,再生混凝土的物理力學(xué)性能均出現(xiàn)明顯變化,與使用廢燒結(jié)磚再生原料的再生混凝土的規(guī)律基本一致。當(dāng)再生混凝土中的廢燒結(jié)磚再生原料用量由0%增加至60%時,再生混凝土的絕干密度降低14.0%,吸水率增加48.0%,抗壓強度降低32.1%,抗折強度降低38.0%。再生混凝土混合料的拌和用水量提高了59.3%。沒有廢燒結(jié)磚再生原料時,再生混凝土的斷裂形式為基材破壞、界面脫附;當(dāng)有廢燒結(jié)磚再生原料時,再生混凝土的斷裂形式為基材

11、破壞、界面脫附和廢燒結(jié)磚再生骨料斷裂并存。2.3.2混合再生原料用量為45%時保持混合再生原料總量和水泥用量不變,成型時保持再生混凝土混合料的濕度和稠度基本一致。廢混凝土再生原料與廢燒結(jié)磚再生原料組成變化時,再生混凝土的性能測試結(jié)果見表2。在再生混凝土中,廢混凝土再生原料所占比例分別為45%、35%、25%、15%、0%,相應(yīng)地廢燒結(jié)磚再生原料所占比例分別為0%、10%、20%、30%、45%。隨著廢燒結(jié)磚再生原料用量的增加,再生混凝土的物理力學(xué)性能均出現(xiàn)明顯變化。當(dāng)廢燒結(jié)磚再生原料用量由0%增加至45%時,再生混凝土的絕干密度降低10.1%,吸水率增加34.7%,抗壓強度降低26.9%,抗折

12、強度降低22.1%。同樣,再生混凝土混合料的拌和用水量提高43.5%。再生混凝表2混合再生原料組成變化對再生混凝土性能的影響(混合再生原料用量為45%編號混凝土配合比/%廢混凝土廢燒結(jié)磚人工砂水泥水絕干密度/(kg/m3吸水率/%抗壓強度/MPa抗折強度/MP820379.821.9 6.11 413510431212.7194711.316.8 5.31 422520431214.1188912.215.6 4.82 431530431214.2186412.616.1 4.85 23045431215.5183213.216.0 4.76土的斷裂形式與混合再生原料

13、用量為60%時相同。2.3.3混合再生原料用量為30%時在再生混凝土中,混合再生原料總量為30%。其中,廢混凝土再生原料所占比例分別為30%、20%、10%,相應(yīng)地廢燒結(jié)磚再生原料用量分別占0%、10%、20%。水泥用量固定為12%,保持再生混凝土混合料的濕度和稠度基本一致,再生混凝土的性能測試結(jié)果見表3。表3混合再生原料組成變化對再生混凝土性能的影響(混合再生原料用量為30%編號混凝土配合比/%廢混凝土廢燒結(jié)磚人工砂水泥水絕干密度/(kg/m3吸水率/%抗壓強度/MPa抗折強度/MP920689.420.5 5.87 512010581212.6196211.016

14、.1 4.78 521020581213.8192711.814.8 3.87隨著廢燒結(jié)磚再生原料用量的增加,再生混凝土的物理力學(xué)性能均出現(xiàn)明顯變化。當(dāng)再生混凝土中廢燒結(jié)磚再生原料用量由0%增加至30%時,再生混凝土的絕干密度降低6.8%,吸水率增加25.5%,抗壓強度降低27.8%,抗折強度降低34.1%。同樣,再生混凝土混合料的拌和用水量提高了26.6%。再生混凝土的斷裂形式與混合再生原料用量為60%時相同。3結(jié)論3.1隨著廢混凝土再生原料利用率的提高,再生混凝土的絕干密度略有下降,吸水率明顯增加,而抗壓強度和抗折強度略有波動,變化不明顯。3.2隨著廢燒結(jié)磚再生原料利用率的提高,再生混凝土

15、的物理力學(xué)性能明顯變化,吸水率和拌和用水量明顯提高,絕干密度明顯降低,強度顯著降低。3.3配合比相同時,與使用廢燒結(jié)磚再生原料制備的再生混凝土相比,利用廢混凝土再生原料制備的再生混凝土的絕干密度高,拌和需水量小,產(chǎn)品吸水率低,抗壓強度和抗折強度高。3.4保持混合再生原料總量不變,改變廢混凝土再生原料與廢燒結(jié)磚再生原料所占比例,再生混凝土物理力學(xué)性能的變化規(guī)律與直接使用廢燒結(jié)磚再生原料制備再生混凝土的變化規(guī)律一致。且隨著混合再生原料總量的降低,各種性能變化幅度減小。3.5再生混凝土的斷裂形式與再生原料的組成有關(guān)。廢混凝土再生原料制備的再生混凝土的斷裂形式基本是基材破壞和界面破壞;廢燒結(jié)磚再生原料

16、制備的再生混凝土的斷裂形式基本是廢燒結(jié)磚再生骨料破壞和基材破壞;混合再生原料制備的再生混凝土的斷裂形式表現(xiàn)為基材破壞、界面脫附和廢燒結(jié)磚再生骨料破壞3種形式并存。Effects of the Com positi on and Am oun t of the Reprocessed Raw M a ter i a l fro m Bu ild i n g W a ste on the Performance of Recycled ConcreteWANG W u-xiang(State Key Laborat ory of Green Building materials,China Bui

17、lding Materials Acade my,Beijing,100024,China Abstract:Here is a study on the effects of the compositi on and a mount of the rep r ocessed ra w material fr o m building waste on the physical and mechanical perfor mances of recycled concrete.Its result sho ws that with the increase of the rep r ocess

18、ed ra w material,there is an increase of the water abs or p ti on and the batch water and a decrease of the bone-dry density.The exchanges are different because of different types and a mount of the rep r ocessed ra w material used.The changes of the a mount of the waste burned bricks,used(下轉(zhuǎn)第46頁4地源

19、熱泵的分類根據(jù)美國ASHRAE的分類意見,地源熱泵系統(tǒng)可分為以下幾種:(1地下水地源熱泵系統(tǒng):依靠水井抽取地下水參與循環(huán)(開式或閉式。(2地表水地源熱泵系統(tǒng):利用水泵抽取可利用的江、河、湖、海等地表水,參與循環(huán)。(3土壤熱交換器地源熱泵系統(tǒng):簡稱土源地源熱泵系統(tǒng)或土源熱泵系統(tǒng)。在地下成孔,孔內(nèi)埋設(shè)管道,通過介質(zhì)(水或水加防凍劑在管道中循環(huán),在地下與土體或巖體進行熱交換,因而也稱其為地埋管耦合交換熱泵系統(tǒng)。按其埋管形式的不同,可分為垂直埋管土源熱泵系統(tǒng)和水平埋管土源系統(tǒng),還有的是在水體之中敷設(shè)循環(huán)管道。5地源熱泵的特點5.1屬于可再生能源利用技術(shù)地表淺層可看作是一個巨大的太陽能集熱器,收集了47

20、%的太陽能,比人類每年利用能量的500倍還多。這種近乎無限、不受地域和資源限制的低焓熱能,是人類可以利用的清潔的可再生能源。并且地能不像太陽能受氣候的影響,也不像深層地?zé)崾苜Y源和地質(zhì)結(jié)構(gòu)的限制。另外,地源熱泵冬季供暖時,同時對地能蓄存冷量,以備夏用;夏季空調(diào)時,又給地能蓄存熱量,以備冬用。所以說,地源熱泵技術(shù)是可再生能源利用技術(shù)。5.2高效節(jié)能,運行費用低由于地源的溫度相對穩(wěn)定,冬季比環(huán)境空氣溫度高,夏季比環(huán)境空氣溫度低,是很好的熱泵熱源和空調(diào)冷源。地源的這種溫度特性,使得地源熱泵的運行效率比傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)要高40%,因而具有高效節(jié)能的特點,可節(jié)省運行費用40%左右。5.3一機兩用,環(huán)境效益顯

21、著地源熱泵冬季供暖、夏季供冷,既不破壞地下水資源,又無任何污染,而且可以建造在居民區(qū)內(nèi),不用遠距離輸送熱量,可節(jié)省投資和占地。這種可再生能源利用技術(shù)既順應(yīng)了國際能源發(fā)展的大趨勢,也符合我國的能源與環(huán)保政策,是值得研究與大力發(fā)展的可再生能源利用方式。5.4地源熱泵的局限性地源熱泵會受到不同地區(qū)、不同用戶及國家能源政策、燃料價格的影響;一次性投資及運行費用會由于用戶的不同而有所不同;其利用地下水的方式,會受到當(dāng)?shù)氐叵滤Y源的制約。但地源熱泵實際上并不需要開采地下水,所使用的地下水可全部回灌,而且不會造成水質(zhì)污染。6應(yīng)用前景發(fā)展地源熱泵技術(shù)是一項利國利民、造福子孫后代的工作,無論是政策、民意,還是節(jié)

22、能減排、綠色環(huán)保,都是一種必然趨勢。地源熱泵雖然受到地域、水源等的影響,但它的發(fā)展對傳統(tǒng)的采暖空調(diào)模式提出了嚴峻的挑戰(zhàn),發(fā)展地源熱泵空調(diào)技術(shù)是改變以煤為主的能源消費結(jié)構(gòu)的有效途徑,為可再生能源的應(yīng)用拓展了新的空間,具有廣闊的發(fā)展前景,推廣應(yīng)用地源熱泵技術(shù)勢在必行。作者簡介:胡清燕(1971-,女,山西太原人,工程師,1994年7月畢業(yè)于太原理工大學(xué)供熱通風(fēng)與空調(diào)工程專業(yè),現(xiàn)從事工程造價與技術(shù)管理工作。收稿日期:2009-01-22(編輯武紅霞(上接第4頁as a kind of rep r ocessed ra w material,cause a re markable change of the strength of the recycled concrete while the a mount of the waste concrete as a rep r ocessed ra w material has little effect on the strength of the recycled con