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      援外工程再生骨料混凝土的配置與應(yīng)用

      2019-08-12 08:26:38西安四方建設(shè)監(jiān)理有限責(zé)任公司劉偉中國(guó)啟源工程設(shè)計(jì)研究院有限公司杜建平
      中國(guó)建設(shè)信息化 2019年14期
      關(guān)鍵詞:軸心抗?jié)B立方體

      文|西安四方建設(shè)監(jiān)理有限責(zé)任公司 劉偉;中國(guó)啟源工程設(shè)計(jì)研究院有限公司 杜建平

      0 引言

      將拆除房屋廢棄的混凝土采取破碎、清洗、按粒徑分級(jí)后,以一定比例與原生骨料混合后形成的再生骨料,用以部分或全部取代粗骨料而配制形成的新混凝土。再生骨料混凝土技術(shù)不僅可以對(duì)廢棄混凝土有效再利用,而且能夠降低造價(jià),對(duì)于經(jīng)濟(jì)不發(fā)達(dá)亞非拉國(guó)家的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),提供了一條低成本的建設(shè)之路。本文結(jié)合我國(guó)援幾內(nèi)亞比紹太陽(yáng)能路燈項(xiàng)目為例說(shuō)明再生骨料混凝土技術(shù)結(jié)合當(dāng)?shù)丨h(huán)境及自然資源條件下的制備與應(yīng)用。

      1 工程概況及設(shè)計(jì)要求

      1.1 援建項(xiàng)目概況

      工程名稱:援幾內(nèi)亞比紹太陽(yáng)能路燈項(xiàng)目。

      建設(shè)單位:商務(wù)部國(guó)際經(jīng)濟(jì)合作事務(wù)局。

      建設(shè)地點(diǎn):比紹市。

      項(xiàng)目管理單位:中國(guó)新時(shí)代國(guó)際工程公司和西安四方建設(shè)監(jiān)理有限責(zé)任公司。

      EPC總承包單位:特變電工股份有限公司。

      設(shè)計(jì)單位:機(jī)械工業(yè)第六設(shè)計(jì)研究院有限公司。

      建設(shè)規(guī)模:160盞太陽(yáng)能路燈及100盞太陽(yáng)能庭院燈。

      工程工期:2016年6月20日至2016年9月30日。

      投資規(guī)模:1170萬(wàn)元人民幣。

      1.2 配合比設(shè)計(jì)指導(dǎo)方針和指標(biāo)要求

      根據(jù)當(dāng)?shù)丨h(huán)境和再生混凝土以往使用經(jīng)驗(yàn),影響其使用性能主要來(lái)自三個(gè)方面,分別是強(qiáng)度、抗?jié)B性和耐久性,依據(jù)當(dāng)?shù)卦偕橇虾驮牧系钠焚|(zhì),項(xiàng)目管理單位、設(shè)計(jì)單位和EPC總承包單位反復(fù)溝通,決定采用國(guó)內(nèi)混凝土標(biāo)準(zhǔn)28天齡期的性能來(lái)試配、評(píng)定和驗(yàn)收成品混凝土,同時(shí)確定再生骨料混凝土的技術(shù)指標(biāo):強(qiáng)度等級(jí)C25,塌落度130~150mm,抗?jié)B等級(jí)S6,耐久性試驗(yàn)失重百分比≤4%;施工和易性良好,無(wú)離析、泌水現(xiàn)象。

      表1 比紹市42.5R水泥性能指標(biāo)

      表2 再生粗骨料物理性能指標(biāo)

      表3 天然砂性能指標(biāo)

      表4 再生混凝土的配合比設(shè)計(jì)

      2 原材料

      2.1 水泥

      本試驗(yàn)采用當(dāng)?shù)?2.5R級(jí)普通硅酸鹽水泥,其主要物理力學(xué)性能見(jiàn)表1。

      2.2 粗骨料

      采用當(dāng)?shù)?~25mm連續(xù)級(jí)配碎石,針片狀含量4%,含泥量0.4%,無(wú)潛在堿--骨料反映。

      2.3 再生粗骨料

      表5 RAC基本力學(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果

      根據(jù)比紹市存在大量因戰(zhàn)亂待拆除危房的現(xiàn)狀,我們選擇了三種不同來(lái)源的再生骨料,第一種來(lái)源于比紹大學(xué)實(shí)驗(yàn)室的廢棄混凝土粗骨料,將其記為RA1 ;第二種來(lái)源于使用近15年的道路毀壞后的粗骨料,記為RA2;第三種來(lái)源于使用近30年的房屋拆除后的粗骨料,記為RA3。再生粗骨料物理性能指標(biāo)見(jiàn)表2。

      2.4 砂子

      采用當(dāng)?shù)靥烊缓由?,性能指?biāo)如表3所示。

      3 混凝土配合比設(shè)計(jì)

      再生骨料混凝土配合比設(shè)計(jì)參照普通混凝土配合比設(shè)計(jì)步驟,即根據(jù)需配混凝土強(qiáng)度和水泥實(shí)際強(qiáng)度確定水灰比,由塌落度確定混凝土單位用水量,以水灰比和骨料粒徑選擇砂率,最后根據(jù)體積法或質(zhì)量法確定砂石用量,并根據(jù)試拌性能調(diào)整混凝土配合比。

      通過(guò)計(jì)算、試配再生混凝土配合比見(jiàn)表4所示。

      表中NC表示不摻入再生骨料的普通混凝土,其中RA1-30表示采用取代率為30%的RA1型再生骨料的混凝土,其余均雷同。

      圖1 RAC與NC立方體抗壓強(qiáng)度比

      圖2 取代率與立方體抗壓強(qiáng)度關(guān)系

      圖3 RAC與NC軸心抗壓強(qiáng)度比

      圖4 取代率與軸心抗壓強(qiáng)度關(guān)系

      4 抗壓性能測(cè)試

      抗壓強(qiáng)度是混凝土質(zhì)量評(píng)價(jià)的代表性指標(biāo)。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)再生骨料混凝土的抗壓性能進(jìn)行了廣泛的研究,由于不同試驗(yàn)中再生骨料來(lái)源的差異、品質(zhì)不同等原因,使得研究結(jié)果差異性很大,不具有借鑒使用價(jià)值。本性能試驗(yàn)通過(guò)近30組試塊的立方體抗壓強(qiáng)度和軸心抗壓強(qiáng)度研究,優(yōu)選出滿足強(qiáng)度等級(jí)要求的混凝土類型。

      立方體及棱柱體抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。

      以NC試件作為對(duì)比,在取代率分別為30%、50%、70%和100%時(shí),其RA與NC立方體抗壓強(qiáng)度比及取代率與立方體抗壓強(qiáng)度關(guān)系如圖1和圖2所示。

      從圖1、圖2可知,對(duì)于再生骨料試件RA1、RA2、RA3,在30%~100%的取代率下,?cu均超過(guò)NC的強(qiáng)度。RA1-50相比NC,?cu略微增長(zhǎng)1.0%,而在30%、70%和100%的取代率下,分別高于NC試塊?cu強(qiáng)度的4.4%、13.1%和13.05%;RA2的取代率的提高,立方體抗壓強(qiáng)度出現(xiàn)下降,其強(qiáng)度略高于NC相應(yīng)強(qiáng)度,其中30%、50%、100%取代率相比NC,立方體抗壓強(qiáng)度增加了9.49%、1.21%和3.09%,而70%取代率達(dá)到NC相應(yīng)強(qiáng)度的99.4%,基本與NC強(qiáng)度持平;RA3試件,取代率增加的同時(shí)其fcu也在增加,對(duì)應(yīng)增幅分別為0.51%、6.09%、12.28%和13.69%。

      混凝土軸心抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果如圖3和圖4所示。

      以NC作為對(duì)比試件,從圖3、圖4可得出:RA1、RA2、RA3在取代率30%、50%和70%時(shí),?c分別比NC增加1.87%、2.53%和4.1%,而完全取代時(shí)(100%),三種再生試件強(qiáng)度均超過(guò)NC,對(duì)應(yīng)強(qiáng)度分別為NC軸心強(qiáng)度的9.51%、1.44%和8.90%。對(duì)于RA1、RA2、RA3其他取代率的試件均低于NC試件?c的強(qiáng)度。對(duì)于RA1-50和RA1-50試件,為NC軸心抗壓強(qiáng)度的86.3%和92.1%;對(duì)于RA2-30和RA2-70,為NC軸心抗壓強(qiáng)度的93.1%和91.4%;對(duì)于RA3-30和RA3-50,達(dá)到NC軸心抗壓強(qiáng)度的88.8%和92.6%。

      以三種再生骨料中較高的?cu為主,?c為輔的思路篩選試驗(yàn)結(jié)果,從而優(yōu)選出RA1-70、RA1-100、RA2-30和RA3-100四種類型的混凝土進(jìn)行抗?jié)B性和耐久性的測(cè)試。

      5 抗?jié)B性能測(cè)試

      為了評(píng)價(jià)RA1-70、RA1-100、RA2-30和RA3-100四種類型混凝土的抗?jié)B性,采用公路工程水泥及水泥混凝土試驗(yàn)規(guī)程規(guī)定的抗?jié)B試驗(yàn)方法,測(cè)得再生混凝土與天然混凝土抗?jié)B等級(jí)見(jiàn)表6。

      從表6中可看出,普通混凝土的抗?jié)B性等級(jí)明顯高于其他再生混凝土,隨著再生骨料年限的增長(zhǎng),其混凝土抗?jié)B性能有所下降,其抗?jié)B性隨混凝土強(qiáng)度等級(jí)的提高而增加。上述四種再生混凝土只有RII—30達(dá)不到S6抗?jié)B等級(jí),其余均滿足燈塔基礎(chǔ)混凝土的抗?jié)B要求。

      圖5 基礎(chǔ)混凝土澆筑

      圖6 基礎(chǔ)墊層成型檢查

      圖7 基礎(chǔ)外形成型檢查

      圖8 回彈儀強(qiáng)度檢測(cè)

      6 耐久性能測(cè)試

      為了評(píng)價(jià)RI-70、RI-100和RIII-100三種類型混凝土耐久性,采用硫酸鹽和硫酸侵蝕計(jì)算失重率的試驗(yàn)方法,以普通混凝土NC作為對(duì)比,對(duì)每一類型混凝土制作6塊/組100mm×100mm×500mm的試塊,養(yǎng)護(hù)28天后將其浸入測(cè)試液之中,測(cè)試液中MgSO4含量7.5%、NaSO4含量7.5%、H2SO4為2PH,試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表7。

      從表7分析得出,RA1-70、RA1-100和RA3-100在硫酸鹽、酸性環(huán)境中,其耐久性與NC耐久性比較差異較小。且隨著再生骨料齡期增長(zhǎng),侵蝕失重率有增大的趨勢(shì)。三種再生混凝土滿足耐久性失重百分比在4%內(nèi)的要求。

      7 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

      RA1-70、RA1-100和RA3-100三種再生混凝土經(jīng)過(guò)強(qiáng)度、抗?jié)B和耐久性測(cè)試,證明其性能均滿足混凝土設(shè)計(jì)時(shí)的指標(biāo)要求,可以應(yīng)用于太陽(yáng)能路燈基礎(chǔ)項(xiàng)目,根據(jù)材料來(lái)源的便捷程度,可對(duì)不同地點(diǎn)的燈塔基礎(chǔ)使用不同再生骨料混凝土。

      2016年7月27日,燈塔基礎(chǔ)混凝土從蒂蒂娜希拉廣場(chǎng)開(kāi)始澆筑,從現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果看,本文所提供的三種再生混凝土能較好的應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)施工,混凝土和易性好,易于澆筑成型,入模性能好,見(jiàn)圖5;由于當(dāng)?shù)貧鉁馗?,為防止混凝土水分喪失,初凝后盡早濕養(yǎng)護(hù),養(yǎng)護(hù)28 天成型時(shí)基礎(chǔ)沒(méi)有出現(xiàn)收縮裂縫、斷裂等質(zhì)量問(wèn)題,見(jiàn)圖6、圖7;回彈儀對(duì)每個(gè)燈塔基礎(chǔ)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)強(qiáng)度均達(dá)到25MPa以上,滿足設(shè)計(jì)要求,見(jiàn)圖8。

      表6 混凝土抗?jié)B等級(jí)

      表7 混凝土侵蝕失重率

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