1、 毕业设计（论文） 学 生 姓 名 ： 王可 学 号： 1101041323 专 业 ： 建筑工程技术 系 部 ： 环境科学与工程系 设计 (论文 )题目 ： 再生骨料取代率对混凝土 (C20)抗压强度的影响 指 导 教 师 : 唐亮 2014 年 6 月 5 日 I 摘 要 随着我国经济的快速发展和城镇化建设进程的加快 , 基础建设规模越来越大 , 拆除旧建筑产生了大量的建筑垃圾 , 而每年用于浇筑混凝土的集料消耗上亿 m3 , 带来了一系列自然资源、环境污染、能源消耗和可持续发 展的问题。为了缓解这一矛盾 , 再生骨料及再生混凝土的开发应用研究已被广泛关注 , 成为目前 有 待解决的关键技
2、术之一。本试验充分利用实验室里废弃的混凝土试块，将其压碎作为再生骨料来代替原生骨料其取代率分别为 100%， 75%，50%， 0%每个取代率分别做四组试验（每组三个）其龄期分别为 28d 45d 60d 90d的混凝土试块（按照 C20混凝土配合比做混凝土试块），在达到试验所需龄期后做混凝土立方体抗压强度的试验并对试验结果进行对比分析。试验证明：在同一配合比下同一龄期的不同取代率的混凝土试块的立方体抗压强度不一样 ；在同一配合比下的同一取代率的不同龄期的的混凝土试块的立方体抗压强度不一样。 关键词： 废弃混凝土试块 再生骨料 立方体抗压强度 II Abstract: With Chinas
3、rapid economic development and the accelerated process of urbanization, the increasing scale of infrastructure construction, demolition of old buildings have a lot of construction waste, and the annual aggregate for concrete pouring billions of consumption m3, with to a series of natural resources,
4、environmental pollution, energy consumption and sustainable development. In order to alleviate this problem, recycled aggregate and recycled concrete development and application of research has been widespread concern, become one of the key technologies solved. The full use of the laboratory testing
5、 of waste concrete block, as it crushed recycled aggregate to replace the original aggregate of its replacement rate was 100%, 75%, 50%, 0%,separately for each replacement of four tests (groups of three) of its age is 28d 45d 60d 90d of the concrete block (according to C20 concrete mix compared the
6、concrete block), the age required to test for concrete cube compressive strength after the test and the test results were analyzed. Tests to prove: the same ratio in the same age with different replacement rates of the cube compressive strength of concrete block are not the same; in the same ratio t
7、he same with the replacement of the different ages of the cube compressive strength of concrete block not the same. Keywords: Abandoned concrete block Recycled aggregate The cube compressive strength III 目 录 摘 要 . . Abstract. 目 录 . . 1.绪论 .1 1.1 引言 . 1.2 再生混凝土产生的历史背景 . 1.2.1 再生骨料的特性 . 1.2.2 再生混凝土的目前
8、现状 . 1.2.3 再生混凝土的应用意义 . 1.2.4 再生混凝土的发展方向 . 1.3 研究目的和试验方法 . 2.试验流程及其具体操作方法 .4 2.1 试验原材料 .4 2.2 试验流程 .4 2.3 相关试验介绍 .4 2.3.1 砂的含水率试验 . 2.3.2 再生骨料的含水率试验 .5 2.3.3 再生骨料的筛析试验 .5 2.3.4 混凝土取代率的试压块试验 .5 2.3.5 混凝土的坍落度试验 .6 2.3.6 水泥的细度试验 .6 2.3.7 水泥净浆凝结时间 .7 2.3.8 混凝土立方体抗压强度实验原理 .7 2.3.9 水泥的体积安定性 .8 3.配合比设计及试验数
9、据分析 .9 3.1 配合比设计及计算 .9 3.2 混凝土立方体抗压强度 . 11 3.3 数据分析 . 3.4 在试验过程中遇到的问题 . 4.总 结 . 参考文献 . 附 录 . 错误 !未定义书签。 1.绪论 1.1 引言 再生混凝土是指破碎后的废弃混凝土 作为骨料制备得到的混凝土，废弃混凝土破碎后得到的骨料再生骨料 1 。 1.2 再生混凝土产生的历史背景 人口的快速增长和都市化发展 ,带来了建筑业的蓬勃发展 ,每天都有旧建筑物、构筑物被拆除 ,新建筑物、构筑物在兴建。这样 ,必将产生大量的建筑垃圾。我国建筑垃圾的数量已占到城市垃圾总量的 30% 40%, 经对砖混结构、全现浇结构和
10、框架结构等建筑的施工材料损耗的粗略统计 ,在每万平方米建筑的施工过程中 ,仅建筑废渣就会产生 500 600t。如此巨量的建筑垃圾 ,绝大部分未经任何处理 ,便被建筑施工单位运往郊外或乡村 ,采 用露天堆放或填埋的方式进行处理。这种传统的处理方法 ( 露天堆放、填埋、焚烧等 )不仅耗用了大量的耕地及垃圾清运等建设经费 ,而且给环境治理造成了不堪重负的压力。不能适应建筑垃圾的迅猛增长 ,且不符合可持续发展战略。因而 ,自上世纪 90 年代以后 ,世界上许多国家 ,特别是发达国家已把城市建筑垃圾减量化和资源化处理作为环境保护和可持续发展战略目标之一 2。 1.2.1 再生骨料的特性 由于废旧混凝土
11、在破碎过程中受到外力作用，再生骨料内部出现了大量的微细裂缝，空隙率增加，而其中的水泥砂浆表面粗糙、棱角较多，诸类原因 导致再生骨料的吸水率和吸水速率都远远高于天然骨料。 Salomon M. Levy等人认为再生骨料的吸水率是天然骨料的 6一 8倍。文献巧中测得再生粗骨料的吸水率为 5.8%，再生细骨料的吸水率为 12.5%。文献 16试验得再生细骨料吸水率在 11%左右，是天然细骨料的 2倍多，再生粗骨料吸水率在 6.5%左右，大约是天然粗骨料的 3倍。李佳彬等试验发现再生粗骨料在短时间内即可吸水饱和， 10分钟可达到饱和程度的 85%左右， 30分钟可达到饱和程度的 95%以上。张学兵等试
12、验发现，再生粗骨料的吸水量随着时间的延长而不断增大，其中 10分钟的吸水速率最大，之后吸水速率减小，基本趋于饱和，再生粗骨料的吸水量与其质量基本成正比关系。因此，在配合比设计时要考虑再生骨料高吸水率问题 3 。 1.2.2 再生混凝土的目前现状 发达资本主义国家对再生混凝土的利用现状美国、日本和欧洲等发达国家对废弃混凝土的再利用研究得较早，第二次世界大战后，德国、日本等国对废弃混凝土进行了开发研究和再生利用已经召开过三次有关废混凝土再利用的专题国际会议，提出混凝土必须绿色化。混凝土的利用已成为发达国家所共同研究的课题，有些国家还采用立法形式来保证专项研究和应用的发展 。一些发达国家已经大量运用
13、到实际工程中 4。 （一）日本 日本由于国土面积小，资源相对匮乏，因此将建筑垃圾视为建筑副产品，日本非常重视将废弃混凝土作为可再生资源而重新开发利用。早在 1977 年日本政府就制定了再生骨料和再生混凝土使用规范，并相继在各地建立了以处理混凝土废弃物为主的再生加工厂，并制定了多项法规来保证再生混凝土的发展。此外，日本还对再生混凝土的吸水性、强度、配合比、收缩、耐冻性等进行了系统的研究。 （二）美国 美国政府制定的超基金法给再生混凝土的发展提供了 法律 保障。美国除鼓励应用 再生混凝土外，还对其性能进行了研究。如根据密歇根州的两条用再生混凝土铺筑的公路进行了再生骨料混凝土干缩性能的试验研究，试验
14、表明再生骨料混凝土的收缩率大于天然骨料混凝土。美国的公司采用微波技术，做出回收的再生沥青混凝土路面，其质量与新拌沥青混凝土路面料相同，而成本降低了 1/3，同时节约了垃圾清运和处理等费用，大大减轻了城市的环境污染。 转贴于 中国论文下载中心 http:/ （三） 欧洲各国 欧洲国家如德国目前将再生混凝土主要用于公路路面。德国钢筋委员会 1998 年 8 月提出 “在混凝土中采用再生骨料的应用指南 ”，要求采用再生骨料配制的混凝土必须完全符合天然骨料混凝土的国家标准；奥地利的有关试验表明，采用 50%的再生骨料配制的混凝土，其强度值可达到奥地利标准，而且发现再生骨料混凝土的弹性模量降低；法国还利
15、用碎混凝土和碎砖块生产了砖石混凝土砌块，所获得的混凝土砌块已被测定，符合与砖石混凝土材料有关的标准。 中国 虽然在短期内混凝土的原材料危机不会突现，但是将来我国肯定也会面对原材料短缺的问题，而且我国建筑业的 发展 远远超过一些发达国家，同时对再生混凝土的开发研究晚于 工业 发达国家，因此我国政府也鼓励废弃物的研究和应用，同时国内的一些专家学者在这方面进行已加紧对再生混凝土的研究利用进行立项研究。像上海市建筑构件制品公司 利用建筑工地爆破拆除的基坑支护等废弃混凝土制作混凝土空心砌块，其产品各项技术指标完全符合上海的混凝土小型空心砌块工程规范。将废弃混凝土破碎或粉碎后的碎块用作新拌混凝土的骨料，在
16、一些改建或重建工程项目中也有所应用。 我国再生混凝土不仅运用到建筑业，而且很多再生混凝土运用在交通行业中，当混凝土道路的混凝土路面到达其使用年限，或者重物碾压等原因破损，则需要修补或者重建时，现在的一般做法是破除并废弃旧的水泥混凝土面层，修补基层后，重新进行铺筑。目前，在我国水泥混凝土路面再生技术中主要应用的是现场再生技术，即破碎或粉碎 现有路面，然后将破碎或粉碎后的路面用作新路面结构中的基层或底基层，这一种做法在我国公路养护维修中普遍采用。例如，合肥至南京的高速公路采用再生混凝土骨料作为新拌混凝土的集料来浇注混凝土路面。合肥至南京的高速公路，路面为水泥混凝土，于 1991 年建成通车，随着交
17、通量的增长、使用年限的增加，路面出现了不同类型的病害，每年路面维修工程量很大，每年维修产生大量的旧混凝土。为此，在养护维修过程中，根据高速公路快速通行的特点，采用再生混凝土骨料，并加入早强剂，达到快速通行的目的。施工前测试了再生混凝土骨料的表观密度、吸水率 、压碎值、坚固性和冲击值，并且充分注意了集料的最大粒径和级配。用再生混凝土骨料代替天然集料，再生混凝土骨料的利用率可以达到 80% ，每年还可以节约大量骨料的运输费用。同时，节省了废弃的混凝土占用的土地费用。这样既节省了大量的养护资金，又有利于环境保护，获得了良好的社会经济效益。 1.2.3 再生混凝土的应用意义 再生混凝土可广泛用于道路工
18、程、市政工程和房屋建筑工程中，它既符合了社会资源的可持续 发展的战略需求，同时对社会环境的改善，减少建设项目的投资等具有显著的社会效益和经济效益。 1.2.4 再生混凝土的发展方向 废弃混凝土再生利用是可行的，但再生混凝土与普通混凝土在配合比设计、性能及耐久性等方面均存在一定差异，需要进行专门研究 5。 1.3 研究目的和试验方法 我们所研究的是再生骨料取代率对砼强度的影响，首先把废弃混凝土块压碎，然后将压碎的混凝土碎块作为再生骨料来代替原骨料，然后做强度等级为 C20 的混凝土试块（其代替率依次为（ 0%、 50%、 75%、 100%），经养护后再通过压力 试验机测出立方体抗压强度值，最后
19、由小组成员讨论试验数据得出相应结论。 2.试验流程及其具体操作方法 2.1 试验原材料 再生骨料是将废弃的混凝土块经过破碎、清洗、分级等处理再按一定比例混合形成不同的混凝土碎块。用再生骨料部分或全部代替天然骨料配制成的新混凝土为再生骨料混凝土。试验中所用的再生骨料 , 采用同一系列的用作对比普通混凝土在抗压试验后经人工破碎而成的废混凝土块。 普通混凝土的材料分别如下所示 : （ 1）水泥： 32. 5 普通硅 酸盐水泥。 （ 2）细骨料：普通河 砂 ，级配良好，细度模数为 2.94，属中砂 ; os= 2. 52 g / cm3， os= 1. 50 g / cm3。 （ 3）粗骨料 : 普通
20、混凝土用的骨料为 4.75 37.5 mm。 （ 4）水 : 自来水 ph值为 6.5 8.5。 （ 5）再生骨料和天然骨料的堆积密度和表观密度 表 2.1再生骨料和天然骨料的堆积密度和表观密度 2.2 试验流程 在整个试验流程中先做了砂石的含水率试验，在将砂石的含水率计算出来之后，便按照C20 的配合比称量出试验所需原材料用量，然后再做混凝土取代率的抗压强度试验，在混凝土的搅拌过程中，还陆续将水泥的细度检验；水泥标准稠度用水量；水泥净浆凝结时间；体积安定性；水泥胶砂强度等；砂石的压碎指标；含水量；筛分析；吸水率；表观密度及堆积密度等；砼的和易性实验；凝结时间实验；泌水实验；表观密度实验等部分
21、实验做完。 2.3 相关试验介绍 在整个实验室 试验流程中，本实验着重做了砂石含水率，水泥细度，水泥净浆凝结时间及再生骨料的筛析等相关试验 6。 2.3.1 砂的含水率试验 （ 1）主要仪器设备 101-0型电热鼓风恒温干燥箱，电子秤 ， 托盘等 （ 2）方法及其步骤 称量两份 2000g砂放入干燥的容器内 (容质量为 m1)。 称取砂跟托盘的总质量为 m2将托盘连同试样放入温度为 105 5 的烘箱中烘干至恒温。 取出试样，冷却后称取试样与容器的总质量 m3。 （ 3）测试结果计算 名称 再生骨料（ kg m） 天然骨料 (kg/m) 规范标准 表观密度 1325 1456 1350 堆积密
22、度 2507 2826 2500 砂的含水率计算公式： %1 0 013 32 mm mmwc wc=含水率 m1=托盘质量 m2=未烘干总质量 m3=烘干后总质量 根据计算公式将计算我算出了两份托盘内的砂的平均含水率为 7.5% 2.3.2 再生骨料的含水率试验 （ 1）主要仪器设备 101-0型电热鼓风恒温干燥箱，电子秤，托盘等 （ 2）方法及其步骤 分别称量两份 2000g的原生骨料和再生骨料（废弃的混凝土试块碎块）放入干燥的容器内 (容 器 质量为 m3)。 分别称取 跟托盘的总质量为 m1将托盘连同试样放入温度为 105 5 的烘箱中烘干至恒温。 取出试样，冷却后称取试样与容器的总质
23、量 m2。 （ 3）测试结果计算 骨料的含水率计算公式 %100)(3221 mm mmW c m1=烘干前的总质量 m2=烘干后试样与容器的总质量 m3=容器质量 根据计算公式将计算我算出了两份托盘内的原生骨料和再生骨料的平均含水率分别为1.1%和 1.6%。 2.3.3 再生骨料的筛析试验 主要仪器设备： ZBS-92A型震击式两用振摆筛选机 ， 国家新标准方孔砂石筛（ 筛孔尺寸为 37.5mm, 31.5mm, 26.5mm, 19mm, 16mm,9.5mm, 4.75mm的圆孔筛及筛底盒和盖各一套） ， 台秤 试验结果： 本试验按照建筑用卵石、碎石 (GB/T14685 一 2001
24、)规范的要求，采用标准方孔筛对再生粗骨料进行筛分试验，筛孔尺寸为 37.5mm 4.75mm。 2.3.4混凝土取代率的试压块试验 当将砂，原生骨料及再生骨料的含水率试验做结束得到砂石的试验 数据以后，然后开始着手做混凝土的试压块试验了。本实验做的是再生骨料的取代试验， 150 mm150 mm150 mm 的立方体试件共四组 每组 3个试块，共做四组首先先取每组水泥要 6kg再按照 C20混凝土 ： 水：水泥：砂：石子 =0.51:1:1.81:3.68的配合比来进行混凝土试块的配料。以 3个试件的算术平均作为该组试件的抗压强度。当 3个测定值的最大值或最小值中有 1个与中间值的差超过中间值
25、的15%时 , 则中间值作为该组试件的抗压强度值 ; 如有 2个测定值与中间值的差超过中间值的 15%, 则该组试件的试验结果无 效 7。 试验所需的仪器设备和工具： 量筒（ 0 1000ml），磅秤，托盘， SJD型强制式单卧轴混凝土搅拌机，试块模（ 150mm150mm150mm），捣棒，废机油，刷子，铁锹，抹刀 试验方法及其步骤： （ 1） 利用已知配合比计算出每组试块所需的水，水泥，砂，石子用量以及做完四组试块的水，水泥，砂，石子的总用量 。 （ 2）将已经称好的依次放入搅拌机里再生骨料 水泥 砂 水，再开启搅拌机搅拌 120s后出料。 （ 3）在搅拌机搅拌的过程中可以将混凝土试块模具
26、用刷子涂刷废 机油 ， 之后将搅拌好的混凝土用铁锹铲到模具内用捣棒振捣密实，最后用抹刀抹平。 （ 4）在所有的混凝土试块做好后， 采用标准养护的试件，应在温度为 20士 5 的环境中静置一昼夜至二昼夜，然后编号、拆模。拆模后应立即放人温度为 20士 2 ，相对湿度为 95%以上的标准养护室中养护，或在温度为 20士 2 的不流动的 Ca(OH)2在饱和溶液中养护。标准养护室内的试件应放在支架上，彼此间隔 1020mm，试件表面应保持潮湿，并不得被水直接冲淋。 2.3.5 混凝土的坍落度试验 主要仪器设备：坍落度筒 ， 捣棒 ， 拌板 试验方法及其步骤： （ 1）用湿布润湿坍落度及其他用具，并把
27、坍落度筒放在不吸水的的刚性水平底板上，然后用脚踩住两边的脚踏板，使坍落度在装料时保持位置固定。 （ 2）按要求将拌好的混凝土拌合物试样用小铲分三层均匀的装入桶内，使捣实后每层试样高度为筒高的三分之一左右。每层用捣棒插捣 25次。插捣时沿螺旋方向由外围向中心进行，各次插捣应在截面上均匀分布。插捣筒边的混凝土试样时，捣棒可以稍稍倾斜；插捣底时，捣棒应贯穿整个深度；插捣第二层和顶层时，捣棒应插透本层至下层的表面。浇灌顶层时，应将混凝土拌合物灌至高 出筒口。顶层插捣完毕后，刮去多于的混凝土拌合物并用抹刀抹平。 （ 3）清除筒边底板上的混凝土后，垂直平稳地提起坍落度筒。坍落度筒的提高过程应在 510s内
28、完成。从开始装料到提起坍落度筒的整个过程应不间断地进行，并应在 150s内完成。 （ 4）提起坍落度筒后，立即测量筒高与坍落后混凝土拌合物试体最高点之间的高差，即为该混凝土拌合物的坍落度值。 （ 5）坍落度提离后，如果发生崩坍或一边剪坏现象，则应重新取样进行测定。 （ 6）测定坍落度后，观察拌合物的黏聚性和保水性，并计入备录。 （ 7）我们做的原生骨料的坍落度试验的坍落度值为 25mm，符合规范要求。 2.3.6 水泥的细度试验 主要仪器设备： FSY-150B型负压筛析仪 ， 托盘 ， 电子秤 方法及其步骤： （ 1）称取试样 25g，置于洁净的负压筛中，盖上筛盖，将负压筛连同试样放在筛座上，开
