再生粗骨料取代率对再生保温混凝土抗压强度离散性影响

科学技术与工程

1671 — 1815(2017)13-0275-05

Science Technology and Engineering

Vol. 17 No. 13 May 2017

© 2017 Sci. Tech. Engrg.

再生粗骨料取代率对再生保温混凝土抗压

强度离散性影响

赵雨刘元珍（王文婧郭耀东(太原理工大学建筑与土木工程学院，太原030024)

摘

要

对再生保温混凝土（简称为RATIC)的抗压强度和抗压强度离散性的规律进行了分析。通过改变RATIC中再生粗

骨料的取代率，对比分析不同再生粗骨料取代率对RATIC的抗压强度和离散性的影响；并且探索出其相应的规律。以再生 粗骨料不同取代率为基础的研究试验发现：当再生粗骨料取代率为30%时，RATIC抗压强度相对于取代率为0 %的保温混 凝土的抗压强度值没有发生显著变化；当再生粗骨料取代率在30%以上时，随着再生粗骨料取代率的增加，RATIC抗压强 度值出现明显下降的现象；当再生粗骨料取代率达到70%时，相对应的RATIC抗压强度出现最低值。与此同时，RATIC在 不同再生粗骨料取代率对应下的抗压强度标准差值的波动幅度也较为明显；当再生粗骨料取代率在0~ 100 %时，RATIC 的抗压强度标准差在0.97~1.71MPa之间变化；并且当再生粗骨料取代率为50%时，RATIC抗压强度标准差达到最大值

1. 71

MPa。

再生粗骨料取代率

文献标志码

关键词再生保温混凝土 中图法分类号

抗压强度 标准差

TU528.79; B

肖建庄等[2]指出当再生粗骨料的取代率为50% 时，再生粗骨料混凝土的抗压强度相对与普通混

凝土反而有所上升。孙晓雪等[3]指出与其他再生 粗骨料替代率相比，当再生粗骨料的取代率为 70%和100%时，再生混凝土的抗压强度值出现了 明显升高现象。而玻化微珠保温混凝土是利用玻 化微珠的低导热率形成的一种具备保温承重的新 型绿色节能混凝土，与普通混凝土相比其保温性 能有显著提高。张泽平等[>]通过对保温混凝土相 关因素进行正交试验，验证了保温混凝土在保温 性能和力学性能方面的可行性。刘元珍，王文婧 等[5]就针对保温混凝土力学性能、保温性能等方 面做了大量试验，进而研究得出保温混凝土的导 热系数在0.2 ~0.6 W/(m • K)之间。其后，Wang 等[(]对玻化微珠保温混凝土的耐久性，梁、柱、剪力 墙的承载力、抗震性能以及施工性能进行了大量研 究，研究表明，玻化微珠保温混凝土有着与普通混凝 土相似的力学性能，在抗震性能、耐久性能上优于普 通混凝土。并且于2012建成第一座绿色住宅实验 楼，被评为“三星绿色节能建筑”。

在此基础上，课题组于2012年将两者相结合提 出了 RATIC的理念，并进行了相关研究，这一理念 的提出正式将RATIC推向我国建筑产业。由于其 同时具备建筑材料循环发展以及结构自保温的优 点，所以RATIC符合我国对建筑产业的要求。为了 保证未来广泛投入使用时其结构和功能的可靠性和

我国每年的建筑垃圾产量大约为8 000万〇 再生混凝土技术可以有效地使建筑废弃混凝土得 到重新利用，极大程度地减少了建筑垃圾，具有广

泛的经济、社会、环境价值；而再生粗骨料混凝土 作为再生混凝土的一种，其基本力学性能和经济 价值符合我国建筑产业实现绿色可持续发展的规 律。近年来，我国许多学者针对再生混凝土这一 领域展开了大量试验研究，并且取得了可观的成 果。李佳彬等[1]指出不同再生粗骨料取代率下的 再生混凝土的抗压强度变异系数并没有太大波 动；与普通混凝土相比，随着再生粗骨料取代率的 增加，再生混凝土抗压强度值出现显著变化;但其 对应的抗压强度变异系数并没有出现较大变化。2016年10月26日收到

国家自然科学基金（51508370,

51678384)资助

第一作者简介:赵雨（1992—)，男，山西长治人，硕士研究生。研 究方向：混凝土结构。E-mail: 312617699@qq.com。

(通信作者简介&刘元珍（1974—)，女，山西霍州人，博士，副教授，硕 士研究生导师。研究方向：混凝土结构、建筑节能。E-mail: li-uyuanzhen@tyut.edu.cn。

引用格式:赵雨，刘元珍，王文婧，等.再生粗骨料取代率对再生

保温混凝土抗压强度离散性影响[I.科学技术与工程，2017, 17

13) ：275 —279Zhao Yu， Liu Yuanzhen，WangWenjing，et al. Influence of recycled coare aggregate replacement rate on the discreteness of the compressire strength of recycled aggregate thermal insulation concrete [ J ]. Science Technology and Engineering，2017，17(13) ： 275—279

(

276

科学技术与工程17卷

Table 1

编号

RATIC-0RATIC-30RATIC-50Et7 取代率/%

03050RATIC配合比

The mixture proportion of RATIC

表1

配合比/(k/ • m-3)天然粗骨料

1 211847.7605.5/Ol^

水泥

484484484砂子

519519519再生粗骨料

0363.3605.5减水剂

5.725.725.72硅灰

363636 /TC/JX-D/ JLj1 3001 3001 300C1JT>

w/c

0.50.50，5RATIC-7070484519363.3RATIC-100

100

484

519

0

注& 8

®

为玻化微珠;=?

为水胶比。

稳定性，对RATIC的抗压强度离散性的分析就显得 十分有意义，而且我国目前对这一领域的研究还相

对缺乏。

1

试验设计

1

#

试验材料

水泥&42. 5级普通硅酸盐水泥。再生粗骨料&粒径'〜20 mm的连续级配的再 生粗骨料并且级配满足《建设用卵石、碎石WB/T 14685—2011》要求，其中再生粗骨料的含水率为 2.5 1,表观密度为2 451 kg/m3,压碎指标为 14. 8 1。

保温骨料:本试验以玻化微珠作为保温骨料，粒 径大小为0. 5〜1. 5 mm，堆积密度为132 k/m3，24 1 吸水率为352 1，导热系数为0. 036 W/( m • K)。

减水剂&聚羧酸性高性能减水剂。

水&饮用水。

L

2配合比

为了在本实验中得到不同取代率对应的bATIC 的抗压强度及离散型，将取代率确定为0 1、30 1、 50 1、70 1、100 1，根据取代率依次编号为RATIC-0、

RATIC-30、RATIC-50、RATIC-70、RATIC-100。这五种

取代率下的配合比是基于《保温混凝土配合比设 计规程》下通过不同粗骨料取代率计算得到，目的 是为了分析不同粗骨料取代率下的RATIC的抗压 强度离散性以及可能发生的强度变异现象。本试 验中尽量保证再生粗骨料取代率为唯一变量，保 证实验结果的准确可靠性，其1方（1 m3#的配合 比如表1。

1. 3

材料级配曲线

再生粗骨料自然级配对应的曲线如图1且符合 《建设用卵石、碎石WB/T 14685—2011》中粒径级配 的要求。1. 4试验试块组数与个数

为了保证实验结果中RATIC试块抗压强度离 散型的准确性，试验试块组数和个数根据WB/T

847.75.72361 3000.51 211

5.72

36

1 300

0.5

图1再生粗骨料自然级配图 Fi/ 1 The natural /radin/ curve of RCA

50107—2010(7)中混凝土强度检验评定的统计方法 评定要求确定如表2。

表$

试块组数和个数

Table 2 Group number and the number of RATIC

混凝土玻化微珠再生骨料

种类

掺量

替代率/1

组数

每组个数

TIC1:1.30109RATIC1:1.330109RATIC1:1.350109RATIC1:1.370109RATIC

1:1.3

100

10

9总计

450

注:试块制作模具均采用100 m

mx 100 mmx 100 mm

。

从表2可以看出，5种取代率中每种取代率下制作 90个试块，并且每种取代率下的90个试块分为10 组（每组9个)制作。

2

试验结果及分析

2#

RATIC抗压强度

根据GB/T 50081 —2002(8)中规定对5种再生

粗骨料取代率下的450个试块进行标准养护，28 d 后进行了强度检验，试验结果如表3(由于试验试块 个数较多，因此只列举了每个取代率下的强度代表 值#。

13期

赵雨，等&再生粗骨料取代率对再生保温混凝土抗压强度离散性影响

277

表3

Table 3

StrengthRATIC强度与标准差试验结果

and the teststandard deviation results of RATIC

混凝土种类

再生粗骨料 强度代表值/

标准差/

取代率/1

MPaMPa样本容量

TIC039.730.9790RATIC3039. 131.1190RATIC5036.631.7190RATIC7034.291. 10RATIC

100

36.44

1.03

90

22不同再生粗骨料取代率对应下的RATIC的

抗压强度

根据表3中试验结果绘制了再生粗骨料取代率 对

RATIC抗压强度影响曲线图。

由图2可以看出，随着再生粗骨料取代率的增

加

RATIC的抗压强度呈现先下降再上升的趋势，当

取代率为70 1时RATIC的抗压强度最低。

再生粗骨料取代率

/%

图2

再生粗骨料取代率对RATIC抗压强度的影响

Fig. 2

Effects of recycled coarse aggregate on compressive strength of RATIC

当再生粗骨料的取代率为30 1时，

RATIC的抗

压强度与0 1取代率（保温混凝土 #的抗压强度值 相比并没有太大变化，表明再生粗骨料取代率为 30 1时，保温混凝土的抗压强度并没有随着粗骨料 取代率上升而产生明显增大现象，这可能是由于再 生粗骨料表面相对粗糙，而天然骨料表面相对平滑， 在水泥水化过程中，增大了水泥浆和再生粗骨料之 间的接触面积，同时再生粗骨料的高吸水率相当减 小了水泥浆和再生粗骨料接触面积的水灰比，这两 个条件都有利于增加再生粗骨料和水泥浆的结合 力，从宏观上表现为RATIC的抗压强度提高，因此

30 1

粗骨料的取代并没有导致RATIC的抗压强度

相对玻化微珠保温混凝土出现较大变化。

随着再生粗骨料取代率的增加，当取代率达 到50 1时，RATIC的抗压强度相对于前两个取代 率

(0 1*30 1#对应下的RATIC抗压强度出现了

明显降低的现象。这是由于再生粗骨料自身强度 相对于天然骨料较低，而当取代率达到50 1后， 再生粗骨料对

RATIC强度产生的不利影响大于有

利影响，所以导致'01再生粗骨料取代率下的

RATIC强度降低。

当再生粗骨料取代率达到70 1时，抗压强度与

取代率曲线图达到最低点，

RATIC的抗压强度达到

最小值;当再生粗骨料取代率达到1001时，RATIC

的抗压强度相对于70 1取代率下的强度值有所回 弹，但未能达到30 1再生粗骨料取代率下的抗压强 度。

再生粗骨料取代率对

RATIC抗压强度离散

性的影响

标准差用于评定混凝土离散性的好坏，根据

GB/T 50107—2010中规定标准差的计算公式如（1 #

!\"槡槡^ ⑴

式\"1 #中，//，*表示第*且强度实测值；9^表示强度 平均值；（表示样本容量。

计算结果见表3，根据表3计算结果可绘制不 同再生粗骨料取代率对应下的RATIC抗压强度标

准差的趋势图，如图3。

0-10

------1

30

-------150

-------170

-------1100

再生粗骨料取代率

/%

图3

再生粗骨料取代率对RATIC抗压强度

标准差的影响

Fig. 3 Effects of recycled coarse aggregate on standard deviation of RATIC

由图3可以看出，随着再生粗骨料取代率的上

升，

RATIC抗压强度标准差呈现先升高后降低的趋 势，当取代率为0 1时，对应的RATIC抗压强度标 准差最小，为0.97 MPa，说明在0 1取代率下的 RATIC抗压强度离散性最小。随着取代率的增加，

当再生粗骨料取代率为30 1时，标准差！相对于 0 1取代率下的标准差值有所上升，当取代率达到 50 1时，标准差！达到最大值，为1.71 MPa，在此

取代率下的

RATIC抗压强度离散性最大，当再生粗

骨料取代率依次增大到70 1，100 1

时，标准差

!相对于50 1取代率下的！值逐渐降低，但仍然高 于01取代率下的标准差。2.4抗压强度正态分布概率密度

根据有关学者[9]提到的再生混凝土正态分布

278

科学技术与工程17卷

概率密度公式以及RATIC试块的抗压强度和标准

差可以得到

RATIC的抗压强度正态分布概率密度

曲线图，如图4。

0..3

o02. .5f

01..0 2蠢

o 5

1o 5

0

30 35

40 45 50

体抗压强度值/MPa

—一 0%#生粗骨料取代率 30%再生粗骨料—50100%%再再生生粗粗骨骨料料取取代代率率

----70%#生粗骨料取取代代率率图4

RATIC

抗压强度正态分布曲线

Fig. 4

Gauss curves of compressive strength for RATIC

正态分布概率密度公式如公式(2)。

式（2)中，

i

代表强度平均值，c

为概率密度函数

/(c

)的随机变量。

从图4中同样可以得到当再生粗骨料取代率为 50 1时抗压强度离散性最大，其！值高于保温混凝 土的！值，而30 1，70 1，100 1取代率下的

RAT-

V

的标准差值差异不大。与普通混凝土抗压强度

标准差相比可以发现，再生粗骨料取代下的

RATIC

的标准差均小于普通混凝土，表明再生粗骨料取代 下的

RATIC抗压强度离散性小于普通混凝土，抗压

强度相对稳定。

3

结论

(1#相对保温混凝土的抗压强度，

RATIC的抗

压强度整体上有所降低，同时随着再生粗骨料取代 率的增加，

RATIC的抗压强度呈现先降低后升高的

趋势，当再生粗骨料取代率达到70 1，强度最低。

(2#随着再生粗骨料取代率的增加，

RATIC抗

压强度标准差呈现先增加后降低的规律，当取代率 达到50 1时，标准差最大，对应的抗压强度离散性 最差。

(3 #与同强度普通混凝土相比，再生粗骨料取 代下的

RATIC抗压强度有所降低，但是抗压强度离

散性相对普通混凝土较好，意味着RATIC抗压强度

相对稳定。

参考文献

1

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8

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Ministry of Housing and Urban - rural Development of the People gRepublic of China. Standard for test method of mechanical properties on ordinary concrete： GB/T 50081 -2002. Beijing： Standards Press of China，2002

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13期赵雨，等:再生粗骨料取代率对再生保温混凝土抗压强度离散性影响279

Influence of Recycled Coare Aggregate Replacement Rate on the Discreteness of the Compressire Strength of Recycled Aggregate

The rmal Insulation Concrete

，LIU Yuan-ziien(，WANG Wen-jing，GUO Yao-dong

\"College of Architecture & Civil Engineering，Taiyuan University of Technology，Taiyuan 030024 ,P. R. China)

ZHAO Yu

The analysis and introducing rule about compressive strength and discreteness of thermal insulation

concrete witii recycled aggregates ( RATIC) were maken. By change the replacement aggregate of RATIC， the impact about the diferent replacement proportion of recycled coarse aggregate forcompressive strength and discreteness of RATIC and explore its rule were comparatively analysed . The findings

under different replacement between RA

proportion

of

recycled coarse aggregate

the

conpressive

(Abstract ]

proportion

strength di

TICand TIC when the replacement proportion is thirty percent. When the replacement proportion abovethirty percent， the compressive strength of RATIC significantly decreased with theincrement of replacement

proportion deviation

of

recycled coarse aggregate

change； When the

proportion when replacement compressive strength standard

replacemen

recycled coarse aggregate reach seventy percent，compressive strengtii of RA

TIC reach the lowest level; Meanwhile，

change significantly of RATICwith the different replacement

TIC between 0. 97 MPa and 1. 71 MPa，and

pr

recycled coarse aggregate，when the replacement proportion of recycled coarse aggregate between zero percent andone hundred percent，the compressive strength standard deviation of RA

when the replacement proportion of recycled coarse aggregate reach fifty percent， compressive strengtii standarddeviation of RA

TIC reach the largesy level，this value is 1. 71 MPa.

replacement ratio of recycled coarse aggregate

(Key words ] recycled aggregate thermal insulation concrete

compressive strength standard deviation