玻化微珠掺量对再生混凝土抗压强度和导热系数影响试验研究

宋雪娇，胡忠君

（吉林大学 建设工程学院，吉林 长春　130026）



玻化微珠掺量对再生混凝土抗压强度和导热系数影响试验研究

宋雪娇，胡忠君

（吉林大学 建设工程学院，吉林 长春130026）

摘要：试验研究了玻化微珠掺量（取代细骨料）和再生粗骨料取代率对混凝土抗压强度和导热系数的影响规律。结果表明：再生粗骨料取代率、玻化微珠掺量的增加会降低混凝土的抗压强度和导热系数，当再生粗骨料取代率为100%、玻化微珠掺量为6%时，再生混凝土的抗压强度为30.3MPa，导热系数为0.835W/（m·K）。与试验中普通混凝土相比，导热系数降低49.5%，保温性能得到明显提高。

关键词：玻化微珠掺量；再生粗骨料；抗压强度；再生混凝土；导热系数

0　引言

近年来，废弃混凝土再利用逐渐成为新型建筑材料领域关注的热点。利用再生混凝土制作保温墙板符合预制装配式建筑发展的实际需求。肖建庄等［1］的研究表明，再生混凝土导热系数随再生粗骨料取代率的增加而有所降低，再生粗骨料取代率为100%时，导热系数约为1.375W/（m·K），较普通混凝土导热系数下降15%，但再生混凝土的保温性能仍不能满足保温墙板的需要。除采用外粘保温苯板等技术措施外，从材料自身角度，研发一种既满足力学和保温性能要求，又符合节能、环保要求的墙体材料是十分必要的。

玻化微珠再生混凝土是在再生混凝土中掺入一定量的玻化微珠配制而成的新型节能保温混凝土。玻化微珠具有轻质、耐高温、抗老化等优点，能够克服膨胀珍珠岩吸水、聚苯颗粒易燃等不足。张泽平等［2］的研究结果表明，在普通混凝土中掺入适量的玻化微珠可显著提高混凝土的保温性能。再生混凝土中掺入适量的玻化微珠，保温性能得到提高的同时，混凝土抗压强度会显著下降。孙恒等［3］开展了煅烧硅藻土对玻化微珠再生混凝土性能影响的试验研究，将再生粗骨料取代率取为恒定值100%，试验结果未反映出再生粗骨料取代率变化对强度和导热系数的影响。本文研究了玻化微珠掺量和再生粗骨料取代率对再生混凝土强度和导热系数的影响规律，寻求合理配合比，为玻化微珠再生混凝土在预制保温墙板中的应用提供参考。

1　试验设计

1.1主要原材料

试验采用亚泰水泥厂生产的鼎鹿牌P·C32.5复合硅酸盐水泥，再生粗骨料来源于旧建筑物拆除废弃混凝土，破碎后筛分清洗烘干，天然粗骨料、再生粗骨料的基本性能见表1。玻化微珠的物理性能见表2。

表1　天然骨料和再生骨料的基本物理性能

表2　玻化微珠的物理性能

1.2试验方案

根据现有资料［4-5］，影响混凝土强度和导热系数的因素众多，为了获得玻化微珠掺量和再生粗骨料取代率对再生混凝土强度和导热系数的影响规律，试验中水灰比和水泥品种等影响因素保持不变，以寻求合理配合比。再生粗骨料取代率取0、50%、100%，玻化微珠取代细骨料掺量分别为3.0%、4.5% 和6.0%。采用2因素3水平的正交试验方案，试验共9组，每组试验采用6个混凝土试件（含3个平板试件）。正式试验前先完成了配合比试配工作，试配混凝土强度为C40，最终采用的配合比方案为：水泥499 kg，粗骨料1165 kg，砂608 kg，水228 kg。玻化微珠再生混凝土抗压强度测试试件尺寸为150 mm×150mm×150mm，导热系数测试试件尺寸为200mm×200 mm×30mm。采用德国TCS热导率测试仪测试导热系数。混凝土抗压强度由采用2000 kN压力试验机进行测试。采用武汉中岩RSM—SY型型波速测试仪测定波速。试验参照GB/T 50081—2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》相关规定进行。

2　试验结果与分析

2.1试验结果

分别测试9组试件的导热系数和抗压强度，取每组3个试件测试值的平均值作为该组试件的抗压强度和导热系数实测值，玻化微珠再生混凝土的抗压强度、导热系数、横向波速测试验试结果见表3。试验中预留1组全部为天然粗骨料和玻化微珠掺量0的标准对比试件，实测抗压强度为43.2MPa，导热系数1.655W/（m·K）。

表3　玻化微珠再生混凝土试验数据

2.2试验结果分析

由表3可以看出，玻化微珠掺量相同的条件下，随再生粗骨料取代率的增加，混凝土抗压强度和导热系数均下降，玻化微珠掺量为3.0%时，再生粗骨料取代率100%相较粗骨料取代率为0的混凝土抗压强度和导热系数分别下降了7.8%和10.2%，同条件下横向波速下降了6.7%。指标下降的主要原因在于：再生粗骨料表面不同程度的裹有既存砂浆层，干密度降低，同时再生粗骨料粉碎筛分工艺决定内部存在一定量的微裂隙，导致抗压强度、热传导能力、横向波速均有不同程度的降低。再生粗骨料取代率相同的条件下，随玻化微珠掺量的提高，混凝土抗压强度和导热系数呈下降趋势，保温性能提高。强度和导热系数下降的主要原因在于：玻化微珠掺量的提高，减少了再生混凝土骨架体积，同时由于玻化微珠自身为强度较低的空腔气泡颗粒，使得混凝土内部孔隙增加、密度减小，导致了再生混凝土抗压强度和导热系数的降低。再生粗骨料取代率为100%时，玻化微珠掺量为6.0%相较掺量为3.0%的混凝土抗压强度下降16.9%，导热系数下降33.9%，由于玻化微珠有一定的吸水性，导致水灰比适度减小，抗压强度降低的幅度没有导热系数降低的幅度大，可见玻化微珠掺量的提高能显著提升混凝土的保温性能。再生粗骨料取代率为100%、玻化微珠掺量为6.0%时，再生混凝土的抗压强度为30.3MPa，导热系数为0.835W/（m·K），与试验中普通混凝土试件对比，导热系数降低49.5%。

3　结论

（1）玻化微珠掺量相同的条件下，随再生粗骨料取代率的增加，混凝土抗压强度和导热系数均下降，玻化微珠掺量为3.0%时，再生粗骨料取代率100%相较粗骨料取代率为0的混凝土抗压强度和导热系数分别下降7.8%和10.2%，同条件下波速下降6.7%。

（2）再生粗骨料取代率相同的条件下，随玻化微珠掺量的提高，混凝土抗压强度和导热系数呈下降趋势，保温性能提高。再生粗骨料取代率为100%时，玻化微珠掺量为6.0%相较掺量为3.0%的混凝土抗压强度下降16.9%，导热系数下降33.9%。

（3）再生粗骨料取代率、玻化微珠掺量的提高均会降低混凝土的抗压强度和导热系数，玻化微珠掺量的增加能显著地提升再生混凝土的保温性能，再生粗骨料取代率为100%、玻化微珠掺量为6.0%时，再生混凝土的抗压强度为30.3MPa，导热系数为0.835W/（m·K），与试验中普通混凝土试件对比，导热系数降低49.5%。在保证一定强度的同时，保温性能得到明显提高。

参考文献：

［1］肖建庄，宋志文，张枫.混凝土导热系数试验与分析［J］.建筑材料学报，2012，11（1）：17-21.

［2］张泽平，董彦莉，李珠.玻化微珠保温混凝土试验研究［J］.新型建筑材料［J］.2007，34（11）：73-75.

［3］孙恒，李佰寿，崔文一.煅烧硅藻土对玻化微珠再生混凝土性能的影响［J］.新型建筑材料［J］，2015，42（7）：79-81.

［4］陈春红，朱平华，田斌.玻化微珠再生保温混凝土配合比优化设计［J］.混凝土与水泥制品，2014（4）：67-70.

［5］Sami W Tabsh，Akmal S.Abdelfatah.Influence of recycled concrete aggregates on strength properties of concrete［J］.Construction and Building Materials，2009（23）：1163-1167.

中图分类号：TU55+1.33

文献标识码：A

文章编号：1001-702X（2016）05-0072-02

基金资助：国家自然科学基金项目（51508222）；开放性创新试验计划（NO.636OEP09）

收稿日期：2015-12-19

作者简介：宋雪娇，女，1993年生，黑龙江哈尔滨人，硕士研究生，研究方向为再生混凝土。

Influence of glazed hollow bead content on compressive strength and thermal conductivity of recycled concrete

SONG Xuejiao，HU Zhongjun
（College of Construction Engineering，Jilin University，Changchun 130026，China）

Abstract：The effect of glazed hollow bead content on compressive strength and thermal conductivity of recycled concrete was studied by experiments.The test results show that compressive strength and thermal conductivity was deteriorated with increasing of contents of glazed hollow bead and replacement rates of recycled coarse aggregate，when the replacement rate of recycled coarse aggregate was 100%and glazed hollowbead content was 6%，the compressive strength can be achieved 30.3 MPa，thermal conductivity was 0.835W/（m·K）.Compared with ordinary concrete，the thermal conductivity was deteriorated by 49.5%，the thermal property of recycled concrete was significantly improved.Strength and insulation performance index can suit the actual engineering needs of thermal-insulation wall panels.

Keywords：glazed hollow bead content，recycled coarse aggregate，recycled concrete，compressive strength，thermal conductivity