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1、不同塑料顆粒摻量對(duì)自密實(shí)輕質(zhì)混凝土工作性能的影響 　　1、 簡(jiǎn)介 　　塑料是人類(lèi)在 20 世紀(jì)的最偉大發(fā)明之一，這種新材料的出現(xiàn)給人們的生活帶來(lái)了極大的便利性。隨著社會(huì)的快速發(fā)展，人們對(duì)于塑料這種高分子材料的消耗日益增加，而由此產(chǎn)生的大量的廢棄塑料也逐漸達(dá)到了環(huán)境的最大承受能力。對(duì)廢棄塑料的回收并加以利用是最有效解決塑料污染的有效途徑。將廢棄塑料進(jìn)行回收后進(jìn)行簡(jiǎn)單處理，再將其加入到混凝土中，不僅能消耗一部分廢棄塑料，又能夠改善混凝土的一些基本性能。研究再生塑料改性混凝土從各方面來(lái)講，都具有十分重大的意義。 　　將塑料顆粒粉碎成不同的粒徑直接加入

2、到混凝土材料中制作成的新型混凝土稱(chēng)為再生塑料改性混凝土。國(guó)外對(duì)再生塑料的研究較多并且開(kāi)始的時(shí)間較早，從現(xiàn)有的資料來(lái)看，他們研究的內(nèi)容主要是將再生塑料作為細(xì)骨料，部分或者全部替代混凝土中的普通砂，研究其物理、化學(xué)和力學(xué)性能等。Marzouk 等將廢棄的塑料瓶破碎成顆粒后添加到混凝土中，研究粒徑、替代率對(duì)于力學(xué)性能的影響規(guī)律。 　　Panyakapo 等將三聚氰胺塑料顆粒摻入到混凝土中，配制成了一種新型的輕質(zhì)混凝土。而 Dweik 等將三聚氰胺顆粒按不同替代率替代混凝土中的砂，結(jié)果表明替代率在 30%以下時(shí)，塑料混凝土的抗壓強(qiáng)度隨替代率的增長(zhǎng)而提高。香港理工大學(xué) Kou 等利用 PVC 管顆粒和

3、膨脹黏土配制出的輕質(zhì)混凝土，不僅密度較低，其延展性、抗干縮性以及抗氯離子滲透性都很好。我國(guó)關(guān)于塑料改性混凝土研究尚處于起步階段。劉鋒等將再生 ABS/PC 顆粒和粉末直接摻入到混凝土中替代部分細(xì)骨料，對(duì)其基本力學(xué)性能和抗沖擊壓縮性能進(jìn)行了相關(guān)研究。并利用蒙特卡洛的方法建立二維和三維的隨機(jī)骨料模型，對(duì)有關(guān)混凝土的力學(xué)性能進(jìn)行了細(xì)觀的數(shù)值模擬。 　　自密實(shí)塑料顆粒改性混凝土是在自密實(shí)混凝土研究的基礎(chǔ)上，通過(guò)摻入塑料顆粒對(duì)自密實(shí)混凝土進(jìn)行改性形成的一種新型高性能混凝土。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)外尚無(wú)對(duì)這種新型混凝土的研究。相關(guān)的研究中，僅Safi等將廢棄塑料作為細(xì)骨料應(yīng)用到自密實(shí)砂漿中，研究中作者按砂重量的0%

4、，10%，20%，30%和50%來(lái)考慮PET的摻量，從主要的物理性能(堆積密度，孔隙率，吸水性和超聲波脈沖速度試驗(yàn))和力學(xué)性能(抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度)兩個(gè)方面研究了PET對(duì)自密實(shí)砂漿的影響規(guī)律。本文將再生改性聚丙烯塑料(用于制作光盤(pán)、塑料地板等)顆粒摻入自密實(shí)混凝土中，同時(shí)以減輕自重為目的，提出一種自密實(shí)廢棄塑料顆粒改性輕質(zhì)混凝土的配合比方案，通過(guò)等體積替代法確定塑料顆粒摻量。并采用試驗(yàn)分析不同塑料顆粒摻量對(duì)自密實(shí)輕質(zhì)混凝土工作性能的影響。 　　2、 自密實(shí)塑料顆粒改性輕骨料混凝土配合比設(shè)計(jì) 　　2.1 試驗(yàn)原材料 　　本試驗(yàn)選用的水泥為山東山水集團(tuán)青島水泥分公司生產(chǎn)的型號(hào)為 P.C.32

5、.5R 復(fù)合硅酸鹽水泥。粉煤灰為青島東億熱電廠(chǎng)生產(chǎn)的Ⅱ級(jí)粉煤灰。細(xì)骨料采用普通河砂，中砂，表觀密度為 2.65g/cm3。粗骨料為輕骨料，采用青島四產(chǎn)新型建材有限公司生產(chǎn)的黏土陶粒，5~20mm 連續(xù)級(jí)配。塑料顆粒為青島順達(dá)豐工貿(mào)有限公司提供的改性聚丙烯塑料顆粒，粒徑為 2~3.5mm，短柱狀，密度為 1.10g/cm3。減水劑選用大連 Sika3301 聚羧酸系高效減水劑(HRW)。 　　2.2 試驗(yàn)配合比 　　本試驗(yàn)以C30普通混凝土配合比設(shè)計(jì)作為參考。由于試驗(yàn)中采用的骨料為輕骨料，其表觀密度僅816.3kg/m3，在漿體攪拌過(guò)程中極易出現(xiàn)骨料上浮，故在拌合之前對(duì)輕骨料進(jìn)行預(yù)濕處理。由

6、于該輕骨料吸水率較高，浸泡24小時(shí)后，骨料的自重加大，故而在混凝土攪拌過(guò)程中避免了骨料的上浮。此外，塑料顆粒以等體積替代砂子的方式加入到混凝土中，其摻量分別為膠凝材料質(zhì)量的5%、8%、10%和15%。 　　同時(shí)配制不摻塑料顆粒的普通自密實(shí)輕質(zhì)混凝土作為對(duì)比。五種具體配合比見(jiàn)表1。其中編號(hào)中P后面的數(shù)值0、5、8、10、15分別表示替代率。 　　 　　3、 自密實(shí)塑料顆粒改性輕質(zhì)混凝土工作性能試驗(yàn)研究 　　本試驗(yàn)進(jìn)行的自密實(shí)塑料顆粒改性輕質(zhì)混凝土的工作性能試驗(yàn)主要包括坍落擴(kuò)展度試驗(yàn)、J 環(huán)擴(kuò)展度試驗(yàn)和分層試驗(yàn)。其中，坍落擴(kuò)展度試驗(yàn)主要測(cè)定自密實(shí)混凝土拌合物的填充性，J 環(huán)擴(kuò)展度試驗(yàn)測(cè)定自

7、密實(shí)混凝土的間隙通過(guò)能力，而分層試驗(yàn)測(cè)定自密實(shí)混凝土抗骨料離析性能。 　　3.1 坍落擴(kuò)展度試驗(yàn) 　　本試驗(yàn)參考《自密實(shí)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》(JGJ/T283-2012)的相關(guān)要求進(jìn)行。試驗(yàn)時(shí)，將新拌混凝土拌合物倒入坍落度桶內(nèi)，測(cè)試坍落度桶提起后拌合物流動(dòng)至 500mm 刻度圈所用的時(shí)間 T以及最終的擴(kuò)展直徑，即擴(kuò)展度。此外，測(cè)試了 0min、10min 和 30min 的擴(kuò)展直徑，以評(píng)價(jià)該新型自密實(shí)混凝土坍落擴(kuò)展度的經(jīng)時(shí)損失。具體結(jié)果見(jiàn)表 2。 　　由表可知，未摻加塑料顆粒的自密實(shí)輕骨料混凝土 0min 的擴(kuò)展度為 540，略小于規(guī)范給出的 550的要求。但從流動(dòng)時(shí)間的角度來(lái)評(píng)定，

8、該混凝土適用于一般的普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。當(dāng)摻入塑料顆粒后，P5 組至 P15 組的擴(kuò)展度都有了較明顯的增長(zhǎng)，滿(mǎn)足規(guī)范的要求，能達(dá)到自密實(shí)的效果。此外，未摻加塑料顆粒的混凝土坍落擴(kuò)展度的經(jīng)時(shí)損失明顯大于摻加塑料顆粒的各組。其中塑料摻量為 5%和 15%時(shí)的經(jīng)時(shí)損失明顯較小。這表明塑料顆粒的摻入對(duì)于輕骨料混凝土的保坍性具有一定的促進(jìn)作用。 　　塑料顆粒相對(duì)于普通河砂吸水率小，導(dǎo)致拌合物中的自由水分增多；另一方面，由于試驗(yàn)所采用的輕骨料呈短柱狀，骨料顆粒的級(jí)配較碎石型差，摻入的塑料顆粒能夠有效填充粗骨料之間的孔隙，再加上塑料顆粒自身的"滾珠";效應(yīng)，從而增加其流動(dòng)性。 　　3.2 J 環(huán)擴(kuò)展度試

9、驗(yàn) 　　本試驗(yàn)按照《自密實(shí)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》(JGJ/T283-2012)的相關(guān)要求進(jìn)行，測(cè)試的指標(biāo)為 0min時(shí)的坍落擴(kuò)展度與 J環(huán)擴(kuò)展度的差值。試驗(yàn)測(cè)得的 J環(huán)擴(kuò)展直徑及其與坍落擴(kuò)展度的差值 PA見(jiàn)表 3。 　　按照《自密實(shí)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》(JGJ/T283-2012)的要求，PA 值的范圍為 0~50。五組混凝土拌合物中，P0、P15 組的 PA 值過(guò)大，其他三組的 PA 值均滿(mǎn)足規(guī)范的要求。而且摻入塑料顆粒后，有效的改善了混凝土拌合物的間隙通過(guò)能力。但前已述及，塑料顆粒相對(duì)于普通河砂吸水率小。當(dāng)塑料顆粒摻量為 15%時(shí)，拌合物中的自由水分急劇增多，出現(xiàn)了輕微的泌水現(xiàn)象，從

10、而影響了其間隙通過(guò)能力。 　　3.3 分層試驗(yàn) 　　本試驗(yàn)旨在研究摻入塑料顆粒后，對(duì)于自密實(shí)輕骨料混凝土抗離析性的影響規(guī)律，采用胡曙光等使用的分層度桶試驗(yàn)方法，并在其基礎(chǔ)上進(jìn)行了一定的改進(jìn)。該方法所使用的試驗(yàn)儀器是直徑 200mm、高660mm 的圓桶，平均分成四層，每層高 165mm。裝置如圖 4 所示。 　　分層度試驗(yàn)如圖 5 所示，具體步驟參考文獻(xiàn)[9]。試驗(yàn)中主要測(cè)定四個(gè)桶中粗骨料的質(zhì)量 G1、G2、G3和 G4。進(jìn)而通過(guò)式(1)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)差，作為分層度 FC。 　　從表中可以看出，未摻加塑料的自密實(shí)輕骨料混凝土 FC 為 8.47%，而摻入塑料顆粒后，F(xiàn)C 的變化規(guī)律出現(xiàn)先

11、減小，然后逐漸增大，再繼續(xù)減小的特點(diǎn)，波動(dòng)較大。這表明塑料顆粒的摻入對(duì)自密實(shí)輕骨料混凝土的抗輕骨料離析性能影響并不明顯。 　　4、 結(jié)論 　　國(guó)內(nèi)外關(guān)于廢棄塑料顆粒改性混凝土與自密實(shí)輕骨料混凝土的物理力學(xué)性能進(jìn)行了一定的研究，但能否將二者結(jié)合在一起，配制出一種新型的自密實(shí)塑料顆粒改性輕質(zhì)混凝土，值得關(guān)注。目前國(guó)內(nèi)外尚無(wú)關(guān)于此方面的研究。鑒于此，本文采用陶粒作為粗骨料，采用粉煤灰替代部分水泥；塑料顆粒采用改性聚丙烯塑料，摻量為膠凝材料質(zhì)量的 0%、5%、8%、10%和 15%，并通過(guò)等體積替代法取代部分細(xì)骨料，得到了四組自密實(shí)塑料顆粒改性輕質(zhì)混凝土和一組自密實(shí)輕骨料混凝土的配合比設(shè)計(jì)方案。隨后通過(guò)坍落擴(kuò)展度試驗(yàn)、J 環(huán)擴(kuò)展度試驗(yàn)和分層試驗(yàn)分別研究了五組新型混凝土的填充性能、間隙通過(guò)性能和抗輕骨料離析能力等三種工作性能。結(jié)果表明，隨塑料顆粒摻量的增加，自密實(shí)混凝土的擴(kuò)展度增加，且擴(kuò)展度的經(jīng)時(shí)損失均小于不摻塑料顆粒的情況。而且摻入塑料顆粒后，自密實(shí)混凝土通過(guò)間隙通過(guò)能力增加；但對(duì)混凝土的抗輕骨料離析性能影響不明顯。本文得到的新型混凝土可用于實(shí)際工程中，且該混凝土體現(xiàn)了環(huán)保、輕質(zhì)、方便施工三大特點(diǎn)，將具有十分重要的應(yīng)用價(jià)值。 　　參考文獻(xiàn)：　　[1] 黃海濱. 再生塑料改性混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)研究及數(shù)值模擬[D]. 廣東工業(yè)大學(xué), 2010.