不同塑料顆粒摻量對自密實輕質(zhì)混凝土工作性能的影響,建筑結(jié)構(gòu)論文

不同塑料顆粒摻量對自密實輕質(zhì)混凝土工作性能的影響,建筑結(jié)構(gòu)論文塑料是人類在20世紀(jì)的最偉大發(fā)明之一，這種新材料的出現(xiàn)給人們的生活帶來了極大的便利性。隨著社會的快速發(fā)展，人們對于塑料這種高分子材料的消耗日益增加，而由此產(chǎn)生的大量的廢棄塑料也逐步到達(dá)了環(huán)境的最大承受能力。對廢棄塑料的回收并加以利用是最有效解決塑料污染的有效途徑。將廢棄塑料進(jìn)行回收后進(jìn)行簡單處理，再將其參加到混凝土中，不僅能消耗一部分廢棄塑料，又能夠改善混凝土的一些基本性能。研究再生塑料改性混凝土從各方面來講，都具有特別重大的意義。將塑料顆粒粉碎成不同的粒徑直接參加到混凝土材料中制作成的新型混凝土稱為再生塑料改性混凝土。國外對再生塑料的研究較多并且開場的時間較早，從現(xiàn)有的資料來看，他們研究的內(nèi)容主要是將再生塑料作為細(xì)骨料，部分或者全部替代混凝土中的普通砂，研究其物理、化學(xué)和力學(xué)性能等。Marzouk等將廢棄的塑料瓶破碎成顆粒后添加到混凝土中，研究粒徑、替代率對于力學(xué)性能的影響規(guī)律。Panyakapo等將三聚氰胺塑料顆粒摻入到混凝土中，配制成了一種新型的輕質(zhì)混凝土。而Dweik等將三聚氰胺顆粒按不同替代率替代混凝土中的砂，結(jié)果表示清楚替代率在30%下面時，塑料混凝土的抗壓強(qiáng)度隨替代率的增長而提高。香港理工大學(xué)Kou等利用PVC管顆粒和膨脹黏土配制出的輕質(zhì)混凝土，不僅密度較低，其延展性、抗干縮性以及抗氯離子浸透性都很好。我們國家關(guān)于塑料改性混凝土研究尚處于起步階段。劉鋒等將再生ABS/PC顆粒和粉末直接摻入到混凝土中替代部分細(xì)骨料，對其基本力學(xué)性能和抗沖擊壓縮性能進(jìn)行了相關(guān)研究。并利用蒙特卡洛的方式方法建立二維和三維的隨機(jī)骨料模型，對有關(guān)混凝土的力學(xué)性能進(jìn)行了細(xì)觀的數(shù)值模擬。自密實塑料顆粒改性混凝土是在自密實混凝土研究的基礎(chǔ)上，通過摻入塑料顆粒對自密實混凝土進(jìn)行改性構(gòu)成的一種新型高性能混凝土。當(dāng)下，國內(nèi)外尚無對這種新型混凝土的研究。相關(guān)的研究中，僅Safi等將廢棄塑料作為細(xì)骨料應(yīng)用到自密實砂漿中，研究中作者按砂重量的0%，10%，20%，30%和50%來考慮PET的摻量，從主要的物理性能(堆積密度，孔隙率，吸水性和超聲波脈沖速度試驗)和力學(xué)性能(抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度)兩個方面研究了PET對自密實砂漿的影響規(guī)律。本文將再生改性聚丙烯塑料(用于制作光盤、塑料地板等)顆粒摻入自密實混凝土中，同時以減輕自重為目的，提出一種自密實廢棄塑料顆粒改性輕質(zhì)混凝土的配合比方案，通過等體積替代法確定塑料顆粒摻量。并采用試驗分析不同塑料顆粒摻量對自密實輕質(zhì)混凝土工作性能的影響。2、自密實塑料顆粒改性輕骨料混凝土配合比設(shè)計2.1試驗原材料本試驗選用的水泥為山東山水集團(tuán)青島水泥分公司生產(chǎn)的型號為P.C.32.5R復(fù)合硅酸鹽水泥。粉煤灰為青島東億熱電廠生產(chǎn)的Ⅱ級粉煤灰。細(xì)骨料采用普通河砂，中砂，表觀密度為2.65g/cm3。粗骨料為輕骨料，采用青島四產(chǎn)新型建材有限公司生產(chǎn)的黏土陶粒，5~20mm連續(xù)級配。塑料顆粒為青島順達(dá)豐工貿(mào)有限公司提供的改性聚丙烯塑料顆粒，粒徑為2~3.5mm，短柱狀，密度為1.10g/cm3。減水劑選用大連Sika3301聚羧酸系高效減水劑(HRW)。2.2試驗配合比本試驗以C30普通混凝土配合比設(shè)計作為參考。由于試驗中采用的骨料為輕骨料，其表觀密度僅816.3kg/m3，在漿體攪拌經(jīng)過中極易出現(xiàn)骨料上浮，故在拌合之前對輕骨料進(jìn)行預(yù)濕處理。由于該輕骨料吸水率較高，浸泡24小時后，骨料的自重加大，故而在混凝土攪拌經(jīng)過中避免了骨料的上浮。除此之外，塑料顆粒以等體積替代砂子的方式參加到混凝土中，其摻量分別為膠凝材料質(zhì)量的5%、8%、10%和15%。同時配制不摻塑料顆粒的普通自密實輕質(zhì)混凝土作為比照。五種詳細(xì)配合比見表1。華而不實編號中P后面的數(shù)值0、5、8、10、15分別表示替代率。3、自密實塑料顆粒改性輕質(zhì)混凝土工作性能試驗研究本試驗進(jìn)行的自密實塑料顆粒改性輕質(zhì)混凝土的工作性能試驗主要包括坍落擴(kuò)展度試驗、J環(huán)擴(kuò)展度試驗和分層試驗。華而不實，坍落擴(kuò)展度試驗主要測定自密實混凝土拌合物的填充性，J環(huán)擴(kuò)展度試驗測定自密實混凝土的間隙通過能力，而分層試驗測定自密實混凝土抗骨料離析性能。3.1坍落擴(kuò)展度試驗本試驗參考(自密實混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程〕(JGJ/T283-2020)的相關(guān)要求進(jìn)行。試驗時，將新拌混凝土拌合物倒入坍落度桶內(nèi)，測試坍落度桶提起后拌合物流動至500mm刻度圈所用的時間T以及最終的擴(kuò)展直徑，即擴(kuò)展度。除此之外，測試了0min、10min和30min的擴(kuò)展直徑，以評價該新型自密實混凝土坍落擴(kuò)展度的經(jīng)時損失。詳細(xì)結(jié)果見表2。由表可知，未摻加塑料顆粒的自密實輕骨料混凝土0min的擴(kuò)展度為540，略小于規(guī)范給出的550的要求。但從流動時間的角度來評定，該混凝土適用于一般的普通鋼筋混凝土構(gòu)造。當(dāng)摻入塑料顆粒后，P5組至P15組的擴(kuò)展度都有了較明顯的增長，知足規(guī)范的要求，能到達(dá)自密實的效果。除此之外，未摻加塑料顆粒的混凝土坍落擴(kuò)展度的經(jīng)時損失明顯大于摻加塑料顆粒的各組。華而不實塑料摻量為5%和15%時的經(jīng)時損失明顯較小。這表示清楚塑料顆粒的摻入對于輕骨料混凝土的保坍性具有一定的促進(jìn)作用。塑料顆粒相對于普通河砂吸水率小，導(dǎo)致拌合物中的自由水分增加；另一方面，由于試驗所采用的輕骨料呈短柱狀，骨料顆粒的級配較碎石型差，摻入的塑料顆粒能夠有效填充粗骨料之間的孔隙，再加上塑料顆粒本身的滾珠效應(yīng)，進(jìn)而增加其流動性。3.2J環(huán)擴(kuò)展度試驗本試驗根據(jù)(自密實混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程〕(JGJ/T283-2020)的相關(guān)要求進(jìn)行，測試的指標(biāo)為0min時的坍落擴(kuò)展度與J環(huán)擴(kuò)展度的差值。試驗測得的J環(huán)擴(kuò)展直徑及其與坍落擴(kuò)展度的差值PA見表3。根據(jù)(自密實混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程〕(JGJ/T283-2020)的要求，PA值的范圍為0~50。五組混凝土拌合物中，P0、P15組的PA值過大，其他三組的PA值均知足規(guī)范的要求。而且摻入塑料顆粒后，有效的改善了混凝土拌合物的間隙通過能力。但前已述及，塑料顆粒相對于普通河砂吸水率小。當(dāng)塑料顆粒摻量為15%時，拌合物中的自由水分急劇增加，出現(xiàn)了稍微的泌水現(xiàn)象，進(jìn)而影響了其間隙通過能力。3.3分層試驗本試驗旨在研究摻入塑料顆粒后，對于自密實輕骨料混凝土抗離析性的影響規(guī)律，采用胡曙光等使用的分層度桶試驗方式方法，并在其基礎(chǔ)上進(jìn)行了一定的改良。該方式方法所使用的試驗儀器是直徑200mm、高660mm的圓桶，平均分成四層，每層高165mm。裝置如此圖4所示。分層度試驗如此圖5所示，詳細(xì)步驟以下為參考文獻(xiàn)[9]。試驗中主要測定四個桶中粗骨料的質(zhì)量G1、G2、G3和G4。進(jìn)而通過式(1)計算標(biāo)準(zhǔn)差，作為分層度FC。從表中能夠看出，未摻加塑料的自密實輕骨料混凝土FC為8.47%，而摻入塑料顆粒后，F(xiàn)C的變化規(guī)律出現(xiàn)先減小，然后逐步增大，再繼續(xù)減小的特點，波動較大。這表示清楚塑料顆粒的摻入對自密實輕骨料混凝土的抗輕骨料離析性能影響并不明顯。4、結(jié)論國內(nèi)外關(guān)于廢棄塑料顆粒改性混凝土與自密實輕骨料混凝土的物理力學(xué)性能進(jìn)行了一定的研究，但能否將二者結(jié)合在一起，配制出一種新型的自密實塑料顆粒改性輕質(zhì)混凝土，值得關(guān)注。當(dāng)前國內(nèi)外尚無關(guān)于此方面的研究。鑒于此，本文采用陶粒作為粗骨料，采用粉煤灰替代部分水泥；塑料顆粒采用改性聚丙烯塑料，摻量為膠凝材料質(zhì)量的0%、5%、8%、10%和15%，并通過等體積替代法取代部分細(xì)骨料，得到了四組自密實塑料顆粒改性輕質(zhì)混凝土和一組自密實輕骨料混凝土的配合比設(shè)計方案。隨后通過坍落擴(kuò)展度試驗、J環(huán)擴(kuò)展度試驗和分層試驗分別研究了五組新型混凝土的填充性能、間隙通過性能和抗輕骨料離析能力等三種工作性能。結(jié)果表示清楚，隨塑料顆粒摻量的增加，自密實混凝土的擴(kuò)展度增加，且擴(kuò)展度的經(jīng)時損失均小于不摻