【正文】 細(xì)再生混凝土骨料生產(chǎn)自密實(shí)混凝土的可行性研究報(bào)告 自我強(qiáng)化混凝土（SCC），也被稱為自密實(shí)混凝土，最早是20世紀(jì)80年代在日本的一項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)，[1]此后，由于混凝土質(zhì)量提高和改善了工作環(huán)境，其產(chǎn)品的市場(chǎng)份額迅速增長。SCC具有高流動(dòng)性，它有混凝土不可分離，可傳播到位，填充模板，加固封裝，無需機(jī)械整合的特點(diǎn)。SCC的高流動(dòng)性的性質(zhì)使得它可以在艱難的施工條件，或在密實(shí)的鋼筋條件下根據(jù)其本身的質(zhì)量進(jìn)行合并。通過在混凝土澆筑過程中消除振動(dòng)，可以大大減少放置大部分SCC所需的時(shí)間。這反過來在工地上有助于減少噪音和聽力減值的工傷。SCC被精心設(shè)計(jì)，因?yàn)樗梢詫?shí)現(xiàn)高流動(dòng)性和良好的傳遞能力，同時(shí)也能保持足夠的穩(wěn)定性，以抵抗混凝土分離。然而，盡管有上述的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和環(huán)境優(yōu)勢(shì)，但由于從大量的水泥和外加劑的使用中得出此混合物設(shè)計(jì)很敏感和且具有較高的成本的結(jié)果， 使得在建筑上，尤其是在美國建筑方面SCC的使用量仍然有限。 雖然SCC相比較傳統(tǒng)混凝土，在施工期間的噪聲和振動(dòng)方面有環(huán)境優(yōu)勢(shì) ，在水泥和混凝土行業(yè)的再生混凝土骨料（ RCA ）從環(huán)境保護(hù)和資源可持續(xù)利用的角度來看也吸引了很多研究者的關(guān)注?；炷粱厥绽?，不僅節(jié)約了固結(jié)的總資源，還減少了不必要消耗的有限垃圾填埋場(chǎng)空間，節(jié)約能源，減少溫室氣體排放，實(shí)際上是從空氣中除去CO2。據(jù)估計(jì)，全世界混凝土和磚石瓦礫每年產(chǎn)生約一億噸，然而他們只有一小部分被回收。[2]，雖然當(dāng)?shù)豏CA可以成功地應(yīng)用于普通水泥混凝土，大部分RCA目前只用于在成本效益較低方面的使用，如回填，基礎(chǔ)和路面基層的應(yīng)用。在建筑上更高效使用RCA是需要的。由于更高精細(xì)成分和吸收的考慮，使得細(xì)再生混凝土骨料（FRCA）在新型混凝土上的使用被限制，甚至被禁止使用。雖然人們普遍期望，F(xiàn)RCA的使用會(huì)對(duì)混凝土的性能產(chǎn)生不利的影響，如強(qiáng)度的降低和干燥收縮率的增加，有研究表明FRCA的使用不一定是不好的，并且用FRCA的可接受的性能來制成混凝土是可行的。[39] 在評(píng)估用FRCA制成的SCC的性能方面有系統(tǒng)的研究是必要的。從技術(shù)和環(huán)境方面的優(yōu)勢(shì)來說，所得到的結(jié)果應(yīng)該是非常顯著的。 符合ASTM C150（普通水泥的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范）的I型硅酸鹽水泥[22]和符合ASTM C618（在混凝土中使用粉煤灰或原材料或煅燒的天然火山灰標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范）的C類粉煤灰[23]在混凝土拌合料中被用作為膠凝材料。在研究中使用的水泥和粉煤灰的化學(xué)組成和物理性能在表1中報(bào)告。碎石灰石，人工砂，和石英砂在混凝土混合物中被用作為骨料。RCA的最大公稱尺寸為25毫米（1英尺），由本地再生混凝土廠獲得，用約15毫米的開口實(shí)驗(yàn)室顎式破碎機(jī)進(jìn)一步粉碎獲得。（＃8）篩孔尺寸的顆粒。（＃8），如在圖1中所示，被用作為天然細(xì)骨料的替代物，即制造砂和石英砂。聚羧酸高效減水劑（HRWR）外加劑（GLENIUM174。7700）和粘度改性外加劑（VMA）（Rheomac VMA 362）被用來調(diào)整SCC混合物的和易性。 根據(jù)ASTM C136（粗骨料和細(xì)骨料篩選分析的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法）在研究中使用的所有四種骨料進(jìn)行篩選分析。[24]所有四種不同骨料的級(jí)配曲線如圖2所示。人工砂，石英砂，。 根據(jù)ASTM C127（密度，相對(duì)密度 [ 比重 ] 和粗骨料的吸收的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法[25] ，）和ASTM C128（密度，相對(duì)密度 [ 比重]和細(xì)骨料的吸收的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法）來分別測(cè)試骨料的比重和吸收[26] ，其結(jié)果示于表2中。應(yīng)當(dāng)指出，由于殘留了大量的水泥漿，相較人工砂和石英砂，F(xiàn)RCA具有更高的吸收率（％）和相對(duì)較低的比重。表1. 水泥和粉煤灰的化學(xué)成分和物理性能氧化物(%) 水泥 粉煤灰SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 虧損 成色 (M2/kg) 433 NA比重 NA 圖 1. 用于研究的FRCA 圖2. 骨料的粒徑分布表 2. 骨料比重和吸收骨料類型 比重(OD) 比重(SSD) 吸收率(%) 細(xì)度模數(shù)粉碎石灰石 NA人工砂 3 .23石英砂 FRCA 在本研究中制備的兩個(gè)系列的SCC混合物如表3所示。A系列包含C類粉煤灰，B系列只包含硅酸鹽水泥，兩個(gè)系列都被作為膠凝材料。在兩個(gè)參考混合物（A FRCA0 和B FRCA0）中，分別用25%，50%，75%，和100％（在參考混合物中，天然細(xì)骨料所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的種類來更換FRCA，用其他8種雜物來評(píng)估FRCA效果。由于本研究的重點(diǎn)為FRCA的效果，為了簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)方案，將這兩個(gè)系列的水泥，粉煤灰，水，HRWR和VMA的用量保持恒定。表中使用的大量骨料為飽和、干燥的骨料。表3. 混合比例 A FRCA0 A FRCA25 A FRCA50 A FRCA75 AI FRCA100水泥 390 (657) 390 (657) 390 (657) 390 (657) 390 (657)粉煤灰 83 (140) 83 (140) 83 (140) 83 (140) 83 (140)水 160 (270) 160 (270) 160 (270) 160 (270) 160 (270)粉碎石灰石 917 (1546) 917 (1546) 917 (1546) 917 (1546) 917 (1546)人工砂 555 (935) 402 (678) 253 (427) 103 (173) 0 (0)石英砂 98 (165) 73 (123) 44 (75) 18 (30) 0 (0)FRCA 0 (0) 163 (275) 326 (550) 489 (825) 600 (1012)HRWR 1043 (16) 1043 (16) 1043 (16) 1043 (16) 1043 (16)VMA 652 (10) 652 (10) 652 (10) 652 (10) 652 (10) B FRCA0 B FRCA25 B FRCA50 B FRCA75 B FRCA100水泥 415 (700) 415 (700) 415 (700) 415 (700) 415 (700)粉煤灰 0 (0) 0 (0) 0 (0) 0 (0) 0 (0)水 170 (287) 170 (287) 170 (287) 170 (287) 170 (287)粉碎石灰石 831 (1400) 831 (1400) 831 (1400) 831 (1400) 831 (1400)人工砂 659 (1111) 480 (809) 301 (507) 123 (207) 0 (0)石英砂 116 (196) 85 (143) 53 (90) 21 (36) 0 (0)FRCA 0 (0) 194 (327) 388 (654) 581 (980) 714 (1203)HRWR 978 (15) 978 (15) 978 (15) 978 (15) 978 (15)VMA 522 (8) 522 (8) 522 (8) 522 (8) 522 (8)提示: 水泥、粉煤灰、 水、 骨料 單位為kg/m3 , HRWR 、 VMA 單位為 ml/100 l磅（盎司/英擔(dān)）. 根據(jù)ASTM C192（在實(shí)驗(yàn)室制作和養(yǎng)護(hù)混凝土試樣的標(biāo)準(zhǔn)操作規(guī)程）中所描述的過程[27] ，MP 75 SICOMA實(shí)驗(yàn)室攪拌機(jī)是用來攪拌混凝土的。粗骨料，人工砂，石英砂， ，，％的攪拌器中。在每種混合物中，水的用量都進(jìn)行了相應(yīng)的調(diào)整。在攪拌過程中，粗骨料首先被導(dǎo)入混合容器，并且與將近一半的水一起攪拌30秒。之后，將細(xì)骨料，水泥，粉煤灰（看具體使用沒有），HRWA與 VMA的剩余部分水放置到攪拌器中，并攪拌3分鐘。將混合物在攪拌器中放置3分鐘，然后在整個(gè)攪拌過程完成之前再攪拌2分鐘。 鮮混凝土性能 混凝土混合后，用ASTM C1611（自密實(shí)混凝土的坍落度的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法）[28]中的坍落度試驗(yàn)來評(píng)估不同SCC混合物的橫向流動(dòng)和填充潛力。測(cè)試設(shè)備包括一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的坍落度筒和900毫米900毫米（ 英寸）的不銹鋼板。在該裝置中，可以測(cè)量到SCC擴(kuò)散到500毫米（20英寸）寬的時(shí)間，T 50和最后的坍落流動(dòng)直徑，如圖3所示。根據(jù)ACI 237R07，[29]SCC坍落度的一般范圍為450750毫米（1830 英寸）。 圖 圖 4. J環(huán) 測(cè)試. 圖4所示的J環(huán)測(cè)試，也是基于ASTM C1621（由J環(huán)得到自密實(shí)混凝土傳遞能力的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法）的測(cè)試。[30]這種測(cè)試方法提供了一個(gè)程序，即通過J環(huán)測(cè)試與坍落度試驗(yàn)的組合來確定混凝土的傳遞能力。J環(huán)置于坍落度筒外側(cè)，當(dāng)圓錐體被提升時(shí)，使混凝土流經(jīng)環(huán)的腿。將帶J環(huán)和不帶J環(huán)的坍落度進(jìn)行測(cè)量比較。一般小于25毫米（1英寸）的差值表示其具有良好的傳遞能力。[29]一般大于50毫米（2 英寸）的差值表示其傳遞能力差。 此外，坍落度試驗(yàn)和J環(huán)試驗(yàn)，視覺穩(wěn)定性指數(shù)（VSI）試驗(yàn)也被用來確定SCC混合物的穩(wěn)定性。該測(cè)試是根據(jù)ASTM C1611中提到的SCC坍落度蔓延的范圍來測(cè)試的。基于離析，流動(dòng)，傳播特性的觀察，通常是用SCC坍落度蔓延了0，1，2，或3（分別指高度穩(wěn)定的，穩(wěn)定的，不穩(wěn)定的，高度不穩(wěn)定）的VSI值來指示混合物的穩(wěn)定性。在圖5中可以找到，不同等級(jí)VSI的混合物試驗(yàn)。0或1的VSI等級(jí)表明SCC混合物穩(wěn)定，2或3 的VSI等級(jí)的表明SCC混合物不穩(wěn)定并有可能分離。 L盒測(cè)試被用來研究SCC的傳遞能力。正如圖6所示，設(shè)備由一個(gè)矩形橫截面的，設(shè)置在被可動(dòng)部分（出口）分離的垂直鋼筋前面的水平和豎直部分的L形框組成。用L框試驗(yàn)，可以測(cè)試得到垂直部分的混凝土高度h1，水平部分混凝土的高度h2，混凝土到達(dá)水平部分的終點(diǎn)的時(shí)間T。h 2 / h1的比值通常被定義為阻塞率。根據(jù)EFNARC，[31]，SCC一般具有良好的傳遞性。 如在圖7中所示的V型漏斗試驗(yàn)，測(cè)得混凝土流過V形漏斗的總時(shí)間T V ，這個(gè)總時(shí)間是為了評(píng)估混凝土的流動(dòng)性，評(píng)估改變混凝土的路徑的性能以及評(píng)估它通過一個(gè)收縮區(qū)域的性能。V型漏斗試驗(yàn)的目的是測(cè)定新拌混凝土的流動(dòng)性和傳遞能力。根據(jù)EFNARC，[31]一個(gè)典型的SC