CN114149223A - 一种砖混再生粗细骨料替代的再生混凝土及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种砖混再生粗细骨料替代的再生混凝土，所述细骨料中砖混再生细骨料的质量百分比为10％～25％；所述砖混再生细骨料为再生红砖细骨料和再生混凝土细骨料复配得到，再生红砖细骨料的质量百分比为50％～75％；所述粗骨料中砖混再生粗骨料的质量百分比为10％～20％；所述砖混再生粗骨料为再生红砖粗骨料和再生混凝土粗骨料复配得到，再生红砖粗骨料的质量百分比为50％～75％。本发明用砖混再生细骨料部分替代混凝土中的天然细骨料，砖混再生粗骨料部分替代混凝土中的天然粗骨料，制备得到的再生混凝土具有优异的立方体抗压强度和轴心抗压强度，同时具有优异的弹性模量、泊松比和抗冻性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种砖混再生粗细骨料替代的再生混凝土及其制备方法，属于混凝土技术领域。
背景技术
混凝土作为最常用的材料被广泛应用于各类现代建筑物、构筑物中，随着混凝土原材料的短缺和建筑垃圾减量化、资源化应用等面临的问题，再生混凝土的研究也日益增加，再生混凝土应用研究不仅可以减少原材料的使用开采，缓解环境压力，还可以实现建筑废弃物的资源化应用，因此对再生混凝土的研究十分具有意义。
目前再生混凝土的研究大多使用的是再生混凝土骨料，而现实中再生骨料中往往含有大量的红砖，砖混骨料的性能较纯再生混凝土骨料差异性较大、相关研究较少，也较难应用于制备再生混凝土。并且，砖混骨料的分离技术仍不完善，实现砖混分离人工成本较高，难以大规模分离，且砖混骨料中红砖含量存在较大差异，骨料自身性能离散程度较大。砖混再生骨料大多用于道路作为基层或制成再生制品使用，砖混骨料在水泥混凝土中的资源化利用较为困难。
因此，从砖混骨料出发，将砖混再生骨料应用于混凝土中等质量替代天然骨料，制备砖混再生混凝土，具有广泛的应用前景。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种砖混再生粗细骨料替代的再生混凝土及其制备方法，以砖混再生粗细骨料部分替代混凝土中的天然骨料，制备得到的再生混凝土具有优异的抗压强度和抗冻性能。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种砖混再生粗细骨料替代的再生混凝土，所述再生混凝土包括水泥、粉煤灰、矿粉、细骨料、粗骨料、减水剂和水；所述细骨料包括天然河沙和砖混再生细骨料，所述细骨料中砖混再生细骨料的质量百分比为10％～25％；所述砖混再生细骨料为再生红砖细骨料和再生混凝土细骨料复配得到，其中，所述再生红砖细骨料的质量百分比为50％～75％；所述粗骨料包括天然粗骨料和砖混再生粗骨料，所述粗骨料中砖混再生粗骨料的质量百分比为10％～20％；所述砖混再生粗骨料为再生红砖粗骨料和再生混凝土粗骨料复配得到，其中，所述再生红砖粗骨料的质量百分比为50％～75％。
作为本发明所述再生混凝土的优选实施方式，所述细骨料中砖混再生细骨料的质量百分比为10％，所述粗骨料中砖混再生粗骨料的质量百分比为10％。
作为本发明所述再生混凝土的优选实施方式，所述砖混再生细骨料中再生红砖细骨料的质量百分比为50％，所述砖混再生粗骨料中再生红砖粗骨料的质量百分比为50％。
作为本发明所述再生混凝土的优选实施方式，所述细骨料中砖混再生细骨料的质量百分比为10％，所述粗骨料中砖混再生粗骨料的质量百分比为10％；所述砖混再生细骨料中再生红砖细骨料的质量百分比为50％，所述砖混再生粗骨料中再生红砖粗骨料的质量百分比为50％。当再生混凝土中的细骨料、粗骨料具有上述配比时，再生混凝土具有最佳的抗压强度和抗冻性能。
作为本发明所述再生混凝土的优选实施方式，所述再生混凝土包括如下重量份的组分：水泥220份，粉煤灰80份，矿粉80份，细骨料800份，粗骨料1100份，减水剂1.9～5.7份，水170份。
作为本发明所述再生混凝土的优选实施方式，所述再生混凝土包括如下重量份的组分：水泥220份，粉煤灰80份，矿粉80份，细骨料800份，粗骨料1100份，减水剂2.9份，水170份。
作为本发明所述再生混凝土的优选实施方式，所述细骨料的粒径为0～5mm，所述粗骨料的粒径为5～20mm。
作为本发明所述再生混凝土的优选实施方式，所述减水剂为粉体聚羧酸减水剂，所述粉煤灰为II级粉煤灰。
作为本发明所述再生混凝土的优选实施方式，所述砖混再生细骨料的压碎指标为18.84％～40.17％，0.15～4.75mm连续级配，表观密度为2450～2550kg/m3，空隙率为48.00％～54.00％；所述砖混再生粗骨料的压碎指标为20.00％～25.00％，4.75～26.5mm连续级配，表观密度为2300～2400kg/m3，空隙率为53.00％～58.00％，吸水率为3.00％～18.00％。
第二方面，本发明提供了上述再生混凝土的制备方法，包括以下步骤：
(1)按配比称量细骨料、粗骨料、矿粉、粉煤灰、水泥、减水剂和水；
(2)依次倒入混凝土搅拌机中，搅拌均匀，即得砖混再生细骨料替代的再生混凝土。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明利用砖混再生细骨料部分替代混凝土中的天然细骨料，砖混再生粗骨料部分替代混凝土中的天然粗骨料，制备得到的再生混凝土具有优异的立方体抗压强度和轴心抗压强度，同时具有优异的弹性模量、泊松比和抗冻性能；有助于缓解目前天然骨料供应紧缺的现状，实现建筑废弃物的资源化应用。
附图说明
图1为再生混凝土粗骨料、再生混凝土细骨料、再生红砖粗骨料及再生红砖细骨料图片。
图2为砖混再生细骨料级配曲线图。
图3为3种再生粗、细骨料微粉含量及3种再生细骨料的MB值统计图。
图4为砖混再生细骨料的有机物含量比色法的实验结果图，其中，A为红砖含量25％的实验结果图，B为红砖含量50％的实验结果图，C为红砖含量75％的实验结果图。
图5为砖混粗骨料的杂物含量统计图。
图6是砖混粗骨料有机物含量的实验结果图，其中，A为红砖含量25％的实验结果图，B为红砖含量50％的实验结果图，C为红砖含量75％的实验结果图。
图7为砖混再生细骨料试样的总质量损失百分率统计图。
图8为砖混再生粗骨料试样的总质量损失百分率统计图。
图9为各粒级砖混再生细骨料和砖含量的关系变化趋势图。
图10为砖混粗骨料压碎指标的变化趋势以及线性拟合结果图。
图11为砖混粗骨料的吸水率变化趋势图。
图12为砖混再生粗细骨料的堆积密度的实验结果及变化趋势图。
图13为砖混再生粗细骨料的表观密度的实验结果及变化趋势图。
图14为砖混再生粗细骨料的空隙率的实验结果及变化趋势图。
图15为红砖含量50％组的再生混凝土密度图。
图16为红砖含量75％组的再生混凝土密度图。
图17为再生混凝土的抗压强度变化趋势图，其中，A为骨料中砖含量50％的再生混凝土抗压强度变化趋势图，B为骨料中砖含量75％的再生混凝土抗压强度变化趋势图。
图18为再生混凝土轴心抗压强度图。
图19为Q组再生混凝土破坏形态图。
图20为E组再生混凝土破坏形态图。
图21为K组再生混凝土破坏形态图。
图22为再生混凝土的弹性模量和轴心抗压强度的变化趋势图。
图23为红砖含量50％砖混再生混凝土冻融外观变化图。
图24为红砖含量75％砖混再生混凝土冻融外观变化图。
图25为再生混凝土的冻融循环质量损失趋势图。
图26为再生混凝土的D50冻融循环下抗压强度损失率图。
具体实施方式
为更好地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
1.原材料
本发明试验中涉及到的材料主要为水泥、再生粗细骨料、天然粗细骨料、粉煤灰、矿粉、减水剂、水及骨料物化性能测试时用到的化学药品。
(1)水泥
本发明试验共使用两种水泥进行相关试验，其中再生胶砂试验使用的水泥是由中国建筑材料科学研究总院提供的P I 42.5基准水泥，基准水泥的物理性能、化学分析、矿物组成见表1、表2和表3。再生混凝土制品使用的水泥为P O 42.5水泥其基本物理性能见表4所示；两种水泥相关性能指标均满足现行相关标准要求。
表1基准水泥物理性能
表2基准水泥化学分析结果
表3基准水泥矿物组成
表4水泥物理性能
(2)粉煤灰
本文在再生混凝土制品实验中使用了II级粉煤灰，其基本性能指标如表5所示，其化学成分如表6所示；满足《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB/T1596-2017的相关要求。
表5粉煤灰基本性能
表6粉煤灰化学分析结果
(3)矿粉
本文在再生混凝土实验中使用矿渣粉，其基本性能指标如表7所示，满足《用于水泥、砂浆和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》GB/T 18046-2017的相关要求。
表7矿渣粉基本性能
(4)骨料
本发明使用的粗骨料共有3种，包括一种天然粗骨料和两种再生粗骨料；天然粗骨料采用5-20mm连续级配的碎石，其相关物化指标均满足《建设用卵石、碎石》GB/T 14685-2011中Ⅰ类骨料的相关要求。
试验中使用的两种再生粗骨料分别来自废弃混凝土和废弃红砖经过挑选、破碎、筛分等工序后形成的5-20mm连续集配的再生骨料；将两种骨料按照不同质量占比，组合成多种再生砖混粗骨料。
天然粗骨料采用5-20mm连续级配的碎石，其相关物化指标均满足《建设用卵石、碎石》GB/T 14685-2011中Ⅰ类骨料的相关要求。
本发明使用的细骨料共3种，包括一种天然细骨料和两种再生细骨料；天然细骨料采用细度模数2.4的天然河砂，其相关物化指标如表8所示，均满足《建筑用砂》GB/T 14684-2011中II类骨料的相关要求。
表8天然河砂的基本性能
试验中使用的两种再生细骨料分别来自废弃混凝土和废弃红砖经过挑选、破碎、筛分等工序后形成的0-5mm颗粒集配的再生细骨料；将两种细骨料按照不同质量占比，组合成多种再生砖混细骨料。
(5)外加剂
本文混凝土实验中使用了聚羧酸类高性能粉体减水剂，其相关性能指标见下表9所示。
表9聚羧酸减水剂性能指标
(6)其他材料
试验用水分为两种；在混凝土、胶砂实验中用水为北京市自来水，在骨料基本物化试验中相关试剂用水为蒸馏水。
亚甲蓝溶液：使用天津北辰方正生产的次甲基蓝粉末(C16H18ClN3S·3H2O)，经烘干、称重后，称取10g配制成1L亚甲蓝溶液。
氯化锌：天津福晨生产的化学纯(ZnCl2)
氢氧化钠：天津永大生产的分析纯氢氧化钠(NaOH)
鞣酸：天津永大生产的分析纯单宁酸(鞣酸)
无水乙醇：国药集团生产的分析纯无水乙醇
氯化钡：北京化工厂生产的分析纯氯化钡
氯化钠：北京化工厂生产的分析纯氯化钠
稀盐酸：本文使用的稀盐酸为浓盐酸稀释得到
硝酸银溶液：将固态硝酸银溶于水存于棕色瓶中得到
5％铬酸钾指示剂：使用天津福晨生产的铬酸钾和蒸馏水配制。
硫酸钠饱和溶液：使用天津福晨生产的分析纯无水硫酸钠，每1L水中加入350g无水硫酸钠配制而成。
再生骨料性能试验中用到的量筒、容量瓶、烧杯、三角瓶、滴定管、移液管等相关实验器材及测量仪器等均符合国家相关标准。
2.再生骨料测试方法
(1)颗粒级配
粗细骨料颗粒级配实验中，称取500g经105℃干燥24h后的待测粗细骨料，倒入附有筛底和筛盖0.15mm-4.75mm的套筛中，置于摇筛机上摇10min，称出各筛余量,其中各粒径筛上的筛余量不得超过式2-1计算量；按照式2-2进行细度模数的计算。
式中：G——单个筛上的筛余(g)；
A——筛面面积(mm2)；
d——筛孔尺寸(mm)。
式中：Mx——细度模数；
A1、A2、A3、A4、A5、A6—分别为4.75mm～0.15mm各筛的累计筛余百分率。
(2)微粉含量MB值和泥块含量
再生粗细骨料微粉含量和泥块含量分别参照《建筑用砂》GB/T 14684-2011中石粉含量和泥块试验方法进行试验；MB值的测定参照亚甲蓝MB值的测定进行；微粉含量按照式2-3计算，MB值按照式2-4计算，泥块含量按照式2-5计算。
式中：Qa——微粉含量(％)；G0——试验前烘干样品质量(g)；
G1——试验后烘干试样质量(g)。
式中：MB——亚甲蓝值(g/kg)；G——试样质量(g)；
V——使用的亚甲蓝总量(ml)；10——换算系数。
式中：Qb——泥块含量(％)；G1——1.18mm筛筛余试样质量(g)；G2——试验后烘干试样质量(g)。
(3)有害物质含量
再生粗细骨料中轻物质含量使用比重法，配置密度2000kg/m3的氯化锌重溶液，按照要求称取试样，倒入溶液中，充分搅拌沉淀后，将上浮物质捞出、清洗、烘干、称量后，按照式2-6计算轻物质含量。
式中：Qd——轻物质含量(％)；G1——0.3mm～4.75mm试样质量(g)；G2——烧杯和烘干轻物质总质量(g)；G3——烧杯质量(g)。
有机物含量采用比色法，按照《建筑用砂》GB/T 14684-2011中有机物含量的试验要求配置标准溶液；将试样溶液和标准溶液进行比色，颜色淡于标准溶液则有机物含量合格。
硫化物和硫酸盐含量的测定，将待测试样研磨后过0.075mm筛，105℃烘干24h，称取1g试样粉末，加入适量蒸馏水和稀盐酸，加热至微沸并保持5min，用中速滤纸过滤出溶液，加入配置好的10％的氯化钡溶液，煮沸后过滤沉淀，连同滤纸转移至坩埚在高温炉中灼烧30min，取出置于干燥器中，称量试样质量精确至0.001g，使用式2-7计算水溶性硫化物和硫酸盐含量。
式中：Qe——硫化物和硫酸盐含量(％)；
G1——试样质量(g)；
G2——高温灼烧后沉淀物质量(g)；
0.343——换算系数。
氯化物含量测定取500g试样溶解于500ml蒸馏水中，静止2h使氯离子溶解于溶液中，用移液管吸取50ml溶液，加入铬酸钾指示剂1ml，使用配置的0.01mol/L的硝酸银溶液进行滴定，直至出现砖红色沉淀，记录此时硝酸银标准溶液用量，同时应使用蒸馏水进行空白滴定实验，按照式2-8计算氯离子含量。
式中：Qf——氯离子含量(％)；N——硝酸银溶液浓度(mol/L)；
A——滴定样品溶液时消耗硝酸银体积(ml)；
B——空白试验滴定消耗硝酸银体积(ml)；0.0355——换算系数。
(4)坚固性
再生粗细骨料坚固性按照《建筑用砂》GB/T 14684-2011中硫酸钠溶液法进行。
(5)压碎指标
再生粗细骨料的压碎指标分别按照《建筑用碎石、卵石》GB/T 14685-2011、《建筑用砂》GB/T 14684-2011中压碎指标法进行试验，其中细骨料仍筛分为0.3mm～0.6mm、0.6mm～1.18mm、1.18mm～2.36mm及2.36mm～4.75mm四个粒径级别分别进行压碎指标试验，取最大单粒级压碎值作为压碎指标。
(6)表观密度、堆积密度和空隙率
再生粗细骨料的表观密度、堆积密度参照《建筑用碎石、卵石》GB/T14685-2011和《建筑用砂》GB/T 14684-2011进行试验。
3.试件制作及养护
(1)试样制作
强度试块：强度试验所用试块共制作两种，轴心抗压试验采用100mm×100mm×100mm三联试模，制作缩尺尺寸的试块；棱柱体抗压强度、弹性模量、泊松比以及应力应变全曲线试验试块尺寸为150mm×150mm×300mm的棱柱体；首先按照配合比称量和预处理好粗细骨料、矿粉、粉煤灰、水泥、减水剂、水等原材料，依次倒入混凝土搅拌机中，本实验使用的试验机为HJW-60型强制式混凝土搅拌机，通过调整减水剂用量使得坍落度和扩展度达到试验要求后，装入试模放在振实台上振实后进行养护，试模应提前涂抹脱模剂或不与混凝土反应的矿物质油。
冻融试块：试件用于慢冻法D50标号检测，根据《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》GB/T 50082-2009要求，试验采用尺寸为100mm×100mm×100mm的立方体试块，统一配合比砖混再生混凝土试样制作共3组，其中一组用于28d强度鉴定，一组用于冻融试验，另外一组用于对比试件。
(2)试块养护
强度试块：将振实的混凝土试块放入养护室中，养护24h后进行脱模，脱模后试块继续养护至龄期结束，养护条件应控制在20℃±2℃，湿度在95％以上。
冻融试块：首先将按照砖混再生混凝土配合比和骨料替代方案制备的混凝土拌合物，测试完坍落度等指标后装入试模成型，放在标准养护室中养护24h后脱模进行标准养护，将冻融试件在标准养护室养护24d后提前从养护室取出，将试块放置在20℃±2℃的水中浸泡，浸泡4d至28d龄期后开始放入冻融试验机进行冻融试验。
4.性能测试
(1)坍落度
坍落度试验参照《普通混凝土拌合物性能实验方法标准》GB/T 50081-2019进行。经时坍落度试验是将新拌混凝土放置1h后再次按照规范《普通混凝土拌合物性能实验方法标准》GB/T 50081-2019测得。
(2)扩展度
混凝土扩展度试验参照《普通混凝土拌合物性能实验方法标准》GB/T50081-2019进行试验。扩展度经时损失方法和混凝土坍落度一致，均测试1h经时扩展度，计算经时损失。
(3)密度
混凝土密度主要方法是将养护至龄期的混凝土，从养护室取出用抹布擦干表面水渍，用电子秤称量出质量，计算混凝土密度。
(4)强度
立方体抗压强度
抗压强度采用边长为100mm的混凝土立方体非标准试块进行试验，每组试验制备3块，抗压强度试验采用无锡建仪生产的WEW-200型电液伺服万能试验机测试，最大压力为2000kN；加载采用应力控制，取值范围参照《混凝土物理力学性能实验方法标准》GB/T50081-2019的相关规定。抗压强度计算按照式5-1计算。
其中：fcc——混凝土立方体试件抗压强度(MPa)；
F——试件破坏时荷载(N)；
A——试件受力承压面积(mm2)。
每一组数块抗压强度值取3次试验的平均值，当其中一个超过中间值的15％时。将最大值和最小值舍弃，取中值；当最大值和最小值均超出中值的15％时，该组试件无效。本实验采用的是边长为100mm的非标准立方体试块，因此测得的强度值需要乘以折减系数，折减系数取规范推荐值0.95。
轴心抗压强度
轴心抗压强度试验试件尺寸采用150mm×150mm×300mm的棱柱体标准试块，每组试件为3块，试件按照标准养护条件养护至龄期，使用美特斯工业生产的YAW6306型微机控制电液伺服压力试验机进行抗压强度试验，试验仅测试28d龄期强度。
(5)弹性模量
弹性模量反应了混凝土材料应力应变的关系，一定程度上反应弹性阶段变形能力大小，试验参照《混凝土物理力学性能实验方法标准》GB/T 50081-2019中静力受压弹性模量试验进行，试块采用150mm×150mm×300mm的棱柱体标准试块，每组试件为3块；首先应先测的同一组试件的轴心抗压强度，作为弹性模量加载的参考。试验使用电阻式应变片测量纵向应变，应变片为北京斯创尔生产的SZ150-150AA型电阻应变片，电阻为150.0Ω±0.2Ω，灵敏系数2.06±1％，长度为150mm；试样表面清洁干净使用502胶水黏贴在试件两侧中间。
(6)泊松比
泊松比是横向应变与轴向应变的比值，也称为横向变形系数，该指标能够反映混凝土材料的横向变形能力；泊松比试验使用的试块和弹性模量使用的均为150mm×150mm×300mm棱柱体试块。试验需要同时采集横向和轴向应变，本实验中应标均使用电阻式应变片进行采集，轴向应变片和弹性模量的保持一致；横向应变片根据规范规定采用长度为100mm的电阻式应变片，应变片为北京斯创尔生产的BZ120-100AA型电阻应变片，电阻为120.0Ω±0.2Ω，灵敏系数2.08±1％，长度为100mm，贴在与轴向应变片相邻的两个面上。
(7)抗冻性能
冻融试验采用慢冻法D50标号，即慢冻法冻融循环50次，试验采用的冻融设备为天津市路达建筑仪器公司生产的CLD型全自动低温冻融试验设备该设备具有自动控制及实施动态曲线记忆、存储和显示功能，设备还支持断电记忆功能；冻融实验慢冻法是按照强度损失来评价混凝土抗冻性，因此还需要进行冻融后和强度测试，测试方法和普通混凝土相同，共需要测试28d龄期、以及冻融试验后和对照组的抗压强度。
实施例1砖混再生粗细骨料性能测试
本试验使用的再生骨料来自北京建工资源化公司，骨料按照粒径及原料共分为包括再生混凝土粗骨料、再生混凝土细骨料、再生红砖粗骨料及再生红砖细骨料，如图1所示。
将得到的再生骨料烘干后，按照再生红砖骨料质量占比25％、50％、75％和再生混凝土骨料进行复配，可以得到3种不同配比的砖混全再生细骨料和3种不同配比的砖混全再生粗骨料，分别对不同砖含量的全再生粗细骨料进行性能测试；主要包括：颗粒级配、有害物质含量、微粉和泥块含量、坚固性、压碎指标、表观密度及堆积密度和空隙率等指标。
(1)颗粒级配
本发明测试了红砖占比为25％、50％、75％的砖混细骨料，筛分实验结果见表10所示，级配曲线如图2所示。
表10砖混细骨料筛分试验结果
根据细骨料细度模数的计算结果可知，不同砖含量配比的三种再生细骨料细度模数均在3.00左右，处于中砂和粗砂的临界值。这与骨料的生产工艺、研磨程度等密切相关，细度模数反映了细骨料粒径的分布范围，一定程度上将影响其在水泥混凝土中的应用。
再生粗骨料的颗粒级配，本发明仅单独对再生混凝土粗骨料和再生红砖粗骨料进行了筛分实验，并未将二者混合。筛分结果见表11。
表11再生粗骨料筛分试验结果
从实验结果可以看出两种粗骨料的粒径分布较为一致，无较大差异；且两种再生粗骨料均满足《混凝土用再生粗骨料》GB/T 25177-2010关于级配放入要求。
(2)微粉含量和MB值
图3为3种再生粗、细骨料微粉含量及3种再生细骨料的MB值。从图中数据可以看出，砖混再生细骨料中的微粉含量远高于再生粗骨料中的微粉含量，且砖混再生细骨料中的微粉含量不满足表12中规范关于微粉含量及MB值的要求；这主要是和再生骨料的生产工艺有关系，再生骨料在生产的过程中，要经过多次的破碎，本文中所用的再生骨料在破碎过程中为避免大量粉尘的产生，会在骨料生产过程中喷洒大量的水，因此破碎产生的微粉经过筛分工序后，均存在于再生骨料中，无法从中分离，这也是导致试验结果数据偏高的主要原因；由于微粉粒径较小，比表面积较大，这可能会导致后续应用中需水量提高。
MB值也超过了规范中的要求，这可能与微粉含量的急剧增加有关，而不能单方面说明含泥量的增加，主要是因为本次实验中用到的原材料是经过人工选材的，因此含泥量可以得到一定的控制。
表12微粉含量及泥块含量
(3)有害物质含量
砖混细骨料有害物质含量的测试结果见表13所示，图4是砖混再生细骨料的有机物含量比色法的实验结果图。
表13砖混细骨料有害物质含量
图5为砖混粗骨料的杂物含量统计图，图6是砖混粗骨料有机物含量的实验结果图。
通过对粗细骨料有害物质含量的检测结果的分析，由于再生红砖骨料自身密度较小，除砖混细骨料中轻物质含量超出规范Ⅲ类再生骨料的要求外，其他有害指标均符合要求。
(4)坚固性
细骨料试验分为0.3mm～0.6mm、0.6mm～1.18mm、1.18mm～2.36mm及2.36mm～4.75mm四个粒径级别的质量损失，按照各粒径级别质量占比算出综合质量损失。砖混细骨料各粒级质量损失率见表14，图7是砖混细骨料试样的总质量损失百分率。
表14砖混细骨料各粒级质量损失率
从实验结果可以看出，砖混细骨料各粒级质量损失均在11％以上，随粒级变化而改变，随着粒径的减小，质量损失整体呈现先下降后上升的趋势，部分粒级质量损失随红砖含量增加而变化，但并未体现出明显变化趋势；砖混细骨料试样总质量损失百分率的变化和红砖含量呈现出一定线性关系；红砖含量从25％～75％，总质量损失从11.26％提升到12.90％，说明再生混凝土细骨料的坚固性比再生红砖细骨料好，但坚固性的下降并不明显。
粗骨料试验分为4.75mm～9.50mm、9.50mm～19.0mm及19.0mm～25.0mm三个粒径级别的质量损失，按照各粒径级别质量占比算出综合质量损失。图8是砖混再生粗骨料试样的总质量损失百分率统计图。
可以看出，4.75mm～9.50mm粒径级别的骨料质量损失最大，均在14％以上，砖含量25％时质量损失率达到15.43％，且伴随砖混骨料中红砖含量的增加质量损失有所下降；9.50mm～19.0mm和19.0mm～25.0mm两个粒级的骨料相较于4.75mm～9.50mm粒级质量损失率下降较多，其中不同砖含量粒径9.50mm～19.0mm的骨料质量损失率均在2％以下，砖含量50％时骨料质量损失率仅为1.12％；9.50mm～19.0mm和19.0mm～25.0mm粒级的质量损失并没有表现出和骨料中红砖含量之间的关系。实验中我们也发现，伴随着粒径的变大，硫酸钠溶液法下骨料的破碎变得更加困难，这主要是骨料粒径变大，试样的比表面积变小和骨料的接触面积减小，骨料破损的几率降低，因此质量损失率较小。
(5)压碎指标
表15是砖混细骨料压碎指标试验数据，图9是各粒级细骨料和砖含量的关系变化趋势。
表15砖混细骨料压碎指标
对砖含量25％、50％和75％砖混骨料的四个粒径级别进行了坚固性压碎指标法试验，表15中详细列出了实验的相关数据，单个试验样品均进行3次试验，试验数据显示出试验数据高度可信，每个样品的三次试验差值均在规范要求的合理范围内；图9是压碎指标的变化趋势，图中三条折线分别代表砖混骨料中不同红砖含量的变化趋势，可以看出随着红砖含量的增加，各粒径级别的砖混骨料压碎指标(质量损失)均不同程度提高。红砖含量25％和50％时，压碎指标质量损失率最大分别为28.88％和34.50％，出现在粒径2.36mm～4.75mm；当粒径减小为1.18mm～2.36mm时，红砖含量25％和50％的砖混骨料质量损失率均有微弱的减小，分别为28.63％和33.88％，这一趋势与红砖含量75％的砖混骨料不同，砖含量75％粒径2.36mm～4.75mm的质量损失率为36.64％，当粒径为1.18mm～2.36mm时质量损失率上升3.54％达到40.17％，这与红砖含量25％和50％的砖混骨料存在差异，造成这一现象的主要原因有可能是骨料粒径搭配问题。坚固性除表现出和红砖含量的关系外，还体现出和粒径大小的趋势，不同红砖含量下的变化趋势整体上呈现下降趋势，这说明再生红砖骨料和再生混凝土骨料的坚固性相比较低，这主要是因为红砖自身的强度就远小于混凝土，红砖含量25％、50％和75％的砖混骨料质量损失最小值均为骨料粒径0.3mm～0.6mm，分别为17.92％、18.84％和21.85％；说明骨料粒径较大时骨料较易被压碎。
砖混粗骨料压碎值的试验方法和细骨料相似，不同的是粗骨料的压碎指标只有9.5mm～19.0mm一个粒径范围，该指标即作为粗骨料的压碎指标。表16是红砖含量25％、50％和75％的砖混骨料压碎指标，图10是砖混粗骨料压碎指标的变化趋势以及线性拟合结果。
表16砖混粗骨料压碎指标
砖混粗骨料压碎值仅测试9.5mm～19.0mm粒径的骨料，来表征骨料的坚固性，从表16可以看出，同一砖含量的骨料3次试验数值差距较小，满足相关要求，数据离散程度较低；图10所示除了表16中的3组粗骨料数据，多了一组红砖含量0％即纯再生混凝土粗骨料的压碎指标，可以看出红砖含量的增加会导致质量损失升高，当砖混粗骨料中红砖含量为75％时，质量损失达到24.23％；纯再生混凝土粗骨料的质量损失为11.26％，较红砖含量75％下降13％；图10所示红砖含量和质量损失呈现一定的线性关系，对其进行线性拟合，拟合结果见式3-1，线性拟合系数R2为0.988，呈现出高度的线性关系。
y＝4.221x+7.637 (3-1)
式中：y——质量损失；x——砖混粗骨料中红砖含量。
(6)吸水率
对砖混骨料4.75mm-9.50mm和9.50mm-26.5mm两个粒径级别的样品进行了吸水率测试，每个粒径级别红砖含量从0％～100％共5组实验；0％为纯再生混凝土骨料，100％红砖含量为纯再生红砖骨料；表17为吸水率实验结果，图11是吸水率变化趋势图。
表17砖混骨料吸水率
从图11和表17中均可以看出，相同砖含量的砖混骨料4.75mm-9.50mm粒级的吸水率要普遍高于9.50mm-26.5mm粒级的吸水率，差值在1％～3％左右，这主要是因为骨料粒径减小使得骨料的比表面积增大，面积的增大使得和液体的接触面积增大，吸水率会略高于粒径大的骨料；结果还体现出吸水率随砖混骨料中红砖含量的增加而增大，红砖含量0％(纯再生混凝土骨料)的吸水率仅为5.42％和3.87％，红砖含量100％(纯再生红砖骨料)的吸水率高达18.01％和15.88％，骨料中的红砖含量的吸水率呈现出一定的线性关系；这进一步说明了砖混骨料较少应用于水泥混凝土中的原因，骨料的高吸水率会带来较多问题。
(7)表观密度、堆积密度和空隙率
图12、图13和图14分别为砖混再生粗、细骨料的堆积密度、表观密度和空隙率的实验结果及变化趋势图。
图12为红砖含量0％、25％、50％、75％及100％的5组砖混再生粗、细骨料的堆积密度，实验结果显示随着再生骨料中红砖含量的增加，再生粗、细骨料堆积密度均呈减小趋势，且红砖含量相同的情况下粗骨料的堆积密度普遍小于细骨料；这主要因为密实堆积程度不同，细骨料堆积的密实程度高于粗骨料，纯红砖粗、细骨料干堆积密度分别为923kg/m3和1087kg/m3，纯混凝土粗、细骨料的堆积密度分别为1369kg/m3和1311kg/m3，二者差距较小。图13表观密度实验结果中，再生砖混细骨料随红砖含量增加而增大，再生砖混粗骨料则呈现相反趋势，红砖含量75％时，砖混细骨料表观密度最大为2548kg/m3，红砖含量25％的砖混粗骨料表观密度最大为2484kg/m3；这主要是由于红砖孔隙及内部吸水特征导致。图14空隙率结果表明再生骨料孔隙率随红砖含量增加而增大，且再生粗骨料孔隙率高于再生细骨料。红砖含量25％时砖混粗、细骨料空隙分别为50.73％和45.55％，红砖含量75％时砖混粗、细骨料空隙分别为57.49％和53.42％，红砖含量增加砖混粗细骨料空隙率差值有减小的趋势，这与骨料自身的级配特征有关。
实施例2再生混凝土的制备
根据再生骨料的试验结果，分别选取2种(砖含量50％和75％)砖混再生粗、细骨料，将砖混再生粗、细骨料替代天然粗、细骨料配置成再生混凝土；探究不同替代率、粗细骨料替代方式及骨料中不同砖含量对再生混凝土各龄期强度、工作性能(坍落度、扩展度及经时损失)、抗冻融性能(质量损失及强度损失)的影响。
再生混凝土基础配合比如表18所示，试验控制总用水量不变，通过调整减水剂用量进行坍落度调整，控制塌落度20±2mm，扩展度45±3mm，为保证总用水量不变，实验用减水剂为粉体减水剂；在减水剂达到基准组用量300％时，如果坍落度仍不能满足要求，则通过同比例增加水和胶凝材料调整坍落度。表19是砖混再生混凝土骨料的具体替代方案，试样编号为实验中简单编号，本文为较好的区分各组试块，采用“红砖含量-细骨料替代率-粗骨料替代率”的编号形式进行编号，例如50-25-0代表再生骨料中红砖含量为50％，细骨料替代率为25％，粗骨料替代率为0即全部使用天然粗骨料；详细编号详见表19所示。
表18再生混凝土基础配合比(kg/m3)
表19砖混再生混凝土骨料替代方案
实施例3再生混凝土的性能试验
(1)坍落度
本发明混凝土试验是通过调整减水剂用量，来控制坍落度在20cm左右，因此本文中各组坍落度的差值较小，均在20cm左右，详细数据见下表20所示。
表20混合替代下再生混凝土坍落度及减水剂用量
从数据中可以看出，在保持用水量不变的情况下，随着测骨料替代率的升高，再生混凝土减水剂用量也逐渐增加，且骨料中红砖含量越高所需减水剂越多；混合替代是红砖含量75％，粗细骨料替代率均为10％时减水剂用量达到基准组的3倍。
(2)扩展度
表21为再生混凝土细骨料替代方案下扩展度及经时扩展度结果和减水剂用量，减水剂用量基准组为胶凝材料的5％，扩展度为两个垂直方向上扩展度均值。
表21混合替代下再生混凝土扩展度及减水剂用量
可以看出，各组再生混凝土扩展度和减水剂用量和坍落度实验中呈现出的规律较为一致；经时坍落度和经时扩展度较坍落度和扩展度没有明显损失，且部分组的经时数据较初始数值还偏大，这主要是减水剂的原因，说明该配合比下的再生混凝土经时损失较小。
(3)密度
试验测试了部分再生混凝土的密度，我们将试验数据分为红砖含量50％、红砖含量75％，表22、表23分别为相关数据。
表22红砖含量50％组部分再生混凝土密度
表23红砖含量75％组部分再生混凝土密度
图15及图16是再生混凝土密度的变化，各组详细替代方案见上表中，通过对再生混凝土密度的分析，各组再生混凝土密度均小于基准组混凝土；基准组混凝土密度为2523kg/m3；各组再生混凝土密度随替代率增大而减小。
实施例4再生混凝土的强度分析
(1)立方体抗压强度
表24为再生混凝土立方体抗压强度3d和28d试验结果，图17为再生混凝土的抗压强度变化趋势图，其中，A为骨料中砖含量50％的再生混凝土抗压强度变化趋势图，B为骨料中砖含量75％的再生混凝土抗压强度变化趋势图。从表中可以看出两种红砖含量下，减水剂用量仍随替代率的增长而提高，其中E、K两组再生混凝土由于替代率较高，减水剂使用量达到基准组3倍是仍然未能达到试验要求的工作性能，因此额外增加了一定的水和胶凝材料。
表24再生混凝土立方体抗压强度
结果显示，除E、K两组额外添加水和胶凝材料的再生混凝土外，其他组混合替代的再生混凝土强度均低于基准组混凝土，且随综合替代率的增加再生混凝土抗压强度呈现下降趋势，其中红砖含量75％的Y组呈现出不用趋势，通过对于综合替代率以及减水剂用量等因素的分析，造成这一现象的主要原因是较高的综合替代率以及高红砖含量，使得该组混凝土的有效水灰比下降，抗压强度有所提高；此外，试验结果表明3d龄期抗压强度和28d龄期抗压强度呈现出较为一致的变化趋势。
(2)轴心抗压强度
为探究棱柱体抗压强度，在再生混凝土立方体抗压强度的基础上，选取了部分再生混凝土进一步进行再生混凝土轴心抗压强度，具体组别详见表25。
表25砖混再生混凝土轴心抗压强度
图18为砖混骨料再生混凝土轴心抗压强度。红砖含量50％时，再生混凝土最大轴心抗压强度为O组达到40.7MPa；图中同时还画出了相同配比下立方体抗压强度，结果显示不同红砖含量、不同替代方式下的再生混凝土轴心抗压强度变化趋势和立方体抗压强度变化趋势一致，仅部分组强度变化幅度存在较小差异。
(3)再生混凝土破坏形态分析
图19～21分别为Q、E、和K三组的再生混凝土破坏形态图。Q、E、和K三组再生混凝土为混合替代下的再生混凝土。以上各组再生混凝土的总体破坏形式和普通混凝土(基准组)表现一致，试块抗压初期表面无明显变化，随着荷载的不断增加，混凝土表面开始出现细微裂缝，裂缝伴随荷载的增加进一步扩大贯穿，最终破坏；由于抗压过程中的环箍效应，使得试件破坏后其上下部分各形成一个棱锥体。此外，与普通混凝土相比，砖混再生混凝土的破坏会贯穿红砖骨料，这主要是因为红砖骨料自身强度较小导致，而天然骨料很少发生破坏，大多是骨料和浆体粘结面的破坏导致，这一现象和全再生胶砂中破坏形态较为一致。
实施例5再生混凝土的弹性模量和泊松比
(1)弹性模量
弹性模量见表26，图22是弹性模量和轴心抗压强度的变化趋势图。
表26砖混再生混凝土弹性模量
表26和图22为再生混凝土弹性模量数据及变化趋势，从数据中可以看出再生混凝土弹性模量和轴心抗压强度整体变化趋势较为一致，仅部分组再生混凝土弹性模量变化幅度存在差异，再生混凝土弹性模量均小于基准组再生混凝土。
(2)泊松比
表27为砖混骨料再生混凝土泊松比实验数据。
表27砖混再生混凝土泊松比
可以看出，各组砖混骨料再生混凝土泊松比在0.193～0.221之间。
实施例6再生混凝土的抗冻性能
(1)外观变化
图23为红砖含量50％砖混再生混凝土冻融外观变化图，图24为红砖含量75％砖混再生混凝土冻融外观变化图。可以看出，各组砖混再生混凝土经过冻融循环后，试件外观并没有明显变化，仅仅是试件表面随着冻融循环次数的增加，再生混凝土表面出现少量空洞，但并不明显，冻融循环箱底部存在较少部分泥沙状物质。
(2)质量损失
各循环次数下试件平均质量见表28。由于本实验各组再生混凝土试块质量损失较小，因此下图仅画出各冻融循环次数下各试件的质量变化，各组再生混凝土冻融循环质量损失趋势如图25所示。
表28再生混凝土冻融试验试件质量
可以看出，各组再生混凝土随冻融循环系数增加，试块质量损失较小，远远小于5％的要求，试验过程中我们也发现，冻融循环过程中各组试块并没有较大变化，仅有部分细微颗粒从试块表面脱离，试块质量损失满足要求。
(3)强度损失
再生混凝土冻融试验抗压强度数据如表29所示，图26是再生混凝土D50冻融循环下抗压强度损失率。
表29再生混凝土冻融试验抗压强度数据
试验结果表明，基准组混凝土在经历50次冻融循环后，抗压强度损失最大，达到11.9％；再生混凝土抗压强度损失均小于基准组混凝土，这说明砖混骨料再生混凝土抗冻性能较基准组有所提升；此外，数据结果显示部分组砖混骨料再生混凝土抗压强度损失为负数，经过50次冻融后的再生混凝土抗压强度反而有所增加，大于对照组试块抗压强度，这主要是由于砖混骨料自身高孔隙率、高吸水率原因导致。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (10)
1.一种砖混再生粗细骨料替代的再生混凝土，所述再生混凝土包括水泥、粉煤灰、矿粉、细骨料、粗骨料、减水剂和水；其特征在于，所述细骨料包括天然河沙和砖混再生细骨料，所述细骨料中砖混再生细骨料的质量百分比为10％～25％；所述砖混再生细骨料为再生红砖细骨料和再生混凝土细骨料复配得到，其中，所述再生红砖细骨料的质量百分比为50％～75％；所述粗骨料包括天然粗骨料和砖混再生粗骨料，所述粗骨料中砖混再生粗骨料的质量百分比为10％～20％；所述砖混再生粗骨料为再生红砖粗骨料和再生混凝土粗骨料复配得到，其中，所述再生红砖粗骨料的质量百分比为50％～75％。
2.如权利要求1所述的再生混凝土，其特征在于，所述细骨料中砖混再生细骨料的质量百分比为10％，所述粗骨料中砖混再生粗骨料的质量百分比为10％。
3.如权利要求1所述的再生混凝土，其特征在于，所述砖混再生细骨料中再生红砖细骨料的质量百分比为50％，所述砖混再生粗骨料中再生红砖粗骨料的质量百分比为50％。
4.如权利要求1所述的再生混凝土，其特征在于，所述细骨料中砖混再生细骨料的质量百分比为10％，所述粗骨料中砖混再生粗骨料的质量百分比为10％；所述砖混再生细骨料中再生红砖细骨料的质量百分比为50％，所述砖混再生粗骨料中再生红砖粗骨料的质量百分比为50％。
5.如权利要求1所述的再生混凝土，其特征在于，所述再生混凝土包括如下重量份的组分：水泥220份，粉煤灰80份，矿粉80份，细骨料800份，粗骨料1100份，减水剂1.9～5.7份，水170份。
6.如权利要求4所述的再生混凝土，其特征在于，所述再生混凝土包括如下重量份的组分：水泥220份，粉煤灰80份，矿粉80份，细骨料800份，粗骨料1100份，减水剂2.9份，水170份。
7.如权利要求1所述的再生混凝土，其特征在于，所述细骨料的粒径为0～5mm，所述粗骨料的粒径为5～20mm。
8.如权利要求1所述的再生混凝土，其特征在于，所述减水剂为粉体聚羧酸减水剂，所述粉煤灰为II级粉煤灰。
9.如权利要求1所述的再生混凝土，其特征在于，所述砖混再生细骨料的压碎指标为18.84％～40.17％，0.15～4.75mm连续级配，表观密度为2450～2550kg/m3，空隙率为48.00％～54.00％；所述砖混再生粗骨料的压碎指标为20.00％～25.00％，4.75～26.5mm连续级配，表观密度为2300～2400kg/m3，空隙率为53.00％～58.00％，吸水率为3.00％～18.00％。
10.如权利要求1～9任一项所述的再生混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按配比称量细骨料、粗骨料、矿粉、粉煤灰、水泥、减水剂和水；
(2)依次倒入混凝土搅拌机中，搅拌均匀，即得砖混再生细骨料替代的再生混凝土。
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