游 帆

稻壳再生骨料混凝土导热性能试验研究

游 帆

(福建江夏学院工程学院 福建福州 350108)

以破碎市政道路废弃混凝土为再生粗骨料，研究再生粗骨料取代率对再生骨料混凝土导热系数的影响规律；在此基础上，掺入粉煤灰与稻壳，分别研究其对再生骨料混凝土导热性能改善效果。研究结果表明，提高再生粗骨料取代率可减低混凝土的导热系数；粉煤灰掺量在20%以内对再生骨料混凝土导热性能无明显影响；稻壳可显著改善再生骨料混凝土的导热性能，100%再生粗骨料、20%稻壳掺量的再生骨料混凝土导热系数约为相同再生粗骨料取代率的再生骨料混凝土的18.3%，普通混凝土的28.3%。

再生粗骨料；粉煤灰；稻壳；导热性能

0 引言

随着城市化进程的加快，因工程施工、拆迁、装修产生的建筑垃圾与日俱增，带来的环境、资源问题也愈发突出。对建筑垃圾中占用比重较大的废弃混凝土进行资源化利用，成为解决问题的关键，再生骨料应运而生[1]。再生骨料离散性大、棱角多、孔隙率高，将再生骨料混凝土加工成保温隔热砌块，能充分利用再生骨料导热系数低的优势，从自身材性上降低砌块的导热系数，使得砌块的保温隔热性能提高，为再生骨料的实际工程应用提供一个新的方向[2-4]。我国稻壳产量高， 稻壳资源十分丰富。将稻壳掺入混凝土，可以充分利用其多孔性、低密度、低导热系数的特点，在改善混凝土保温隔热性能同时，减少稻壳不易分解带来的环境问题，极大地拓展稻壳综合利用的途径[5]。

本文以破碎市政道路废弃混凝土为再生粗骨料，研究再生粗骨料取代率对再生骨料混凝土导热系数的影响规律；在此基础上，通过掺入粉煤灰与稻壳，分别研究粉煤灰掺量与稻壳掺量对再生骨料混凝土导热系数的影响，并提出一种具有较好导热性能的稻壳再生骨料混凝土。研究结果为稻壳再生骨料混凝土应用于混凝土保温砌块提供技术支持。

1 原材料

再生骨料来源于某市政道路改造工程产生的废弃混凝土，经破碎、筛分得到粒径5mm～10mm的再生粗骨料。再生粗骨料性能指标如下：表观密度为2 605kg/m3，吸水率为3.95%，压碎指标为13.2%。

天然粗骨料选用碎石，堆积密度为1 575kg/m3，表观密度为2 640kg/m3；水泥为福建省顺昌水泥厂生产的炼石牌42.5普通硅酸盐水泥，表观密度为3 080kg/m3；II级粉煤灰，表观密度为2 300kg/m3；细骨料选用天然细骨料，细度模数为2.24；稻壳容重为130kg/m3；普通自来水及萘系高效减水剂。

2 试验方案

2.1 试验设计

以市政道路废弃混凝土破碎而成的再生粗骨料取代天然粗骨料，研究再生粗骨料取代率对再生骨料混凝土导热系数的影响规律，再生粗骨料取代率分别取0%、30%、50%、70%、100%。在上述实验结果基础上，分别研究粉煤灰掺量、稻壳体积掺量对再生骨料混凝土导热性能的影响，粉煤灰掺量取0%、5%、10%、15%、20%、25%，稻壳掺量取0%、3%、6%、9%、12%；其中，粉煤灰掺量为粉煤灰质量占胶凝材料质量百分比，稻壳体积掺量为稻壳体积占混凝土总体积的百分比。取代水泥试验共配制13组水胶比为0.5的C15混凝土，以探讨再生粗骨料取代率、粉煤灰掺量、稻壳掺量为因素对再生骨料混凝土导热性能的影响。

2.2 试验测试方法

采用热流法导热仪HFM436/3/1E测试混凝土试件的导热系数。根据热流法导热仪HFM436/3/1E对试件的要求，试件尺寸为300mm×300mm×50mm。混凝土板成型试模采用精制钢模，拆模后对混凝土板成型面磨平，控制混凝土板表面不平行度，满足《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定热流计法》(GB/T 10295-2008)对其的要求。磨平后放入标准养护室养护至28d。在测试混凝土板之前，将试件放入通风的烘箱烘干至恒重，并测量试件干燥前后的质量。

3 试验结果与分析

3.1 再生粗骨料取代率对再生骨料混凝土导热性能影响

不同再生粗骨料取代率下，再生骨料混凝土导热系数及干密度的试验结果，如表1和图1～2所示。

表1 再生骨料混凝土导热系数及干密度

由表1和图1可见，随着再生粗骨料取代率的提高，混凝土的导热系数降低；再生粗骨料取代率为30%、50%、70%、100%的再生骨料混凝土比普通混凝土导热系数分别减少了4.4%、6.1%、8.9%、12.2%。

图1 不同再生粗骨料取代率的再生骨料混凝土导热系数

这主要是由于：与天然粗骨料相比，由废弃混凝土破碎而成的再生粗骨料表面附着旧砂浆，致使其孔隙率高、密度低；因此，提高再生粗骨料取代率会越低再生骨料混凝土密度。随着再生粗骨料取代率提高，再生骨料混凝土干密度逐渐减少；再生粗骨料取代率为30%、50%、70%、100%的再生骨料混凝土干密度比普通混凝土分别减小了0.6%、1.2%、1.6%、2.2%。影响建筑材料的导热系数主要体现在密度上；密度越小，表示材料中所含的导热系数小的介质越多，因而使导热系数越小[6]，如图2所示。

图2 不同再生粗骨料取代率的再生骨料混凝土干密度

3.2 粉煤灰掺量对再生骨料混凝土导热性能的影响

再生粗骨料取代率为100%基础上，不同粉煤灰掺量下的再生骨料混凝土导热系数及干密度的试验结果，如表2和图3～图4所示。

表2 再生骨料混凝土导热系数及干密度

从表2和图3可见，当粉煤灰掺量不大于20%时，不同粉煤灰掺量的再生骨料混凝土导热系数相差在2.5%以内，影响较小。当粉煤灰掺量较少时，对再生骨料混凝土密度影响很小。由表2和图4可以看出，粉煤灰掺量分别为0%、5%、10%、15%、20%的再生骨料混凝土，干密度相差在1.4%以内。

图3 不同粉煤灰掺量的再生骨料混凝土导热系数

图4 不同粉煤灰掺量的再生骨料混凝土干密度

3.3 稻壳掺量对再生骨料混凝土导热系数的影响

再生粗骨料取代率为100%、粉煤灰掺量为0%的基础上，不同稻壳掺量下的稻壳再生骨料混凝土导热系数及干密度的试验结果，如表3和图5～图6所示。

由表3和图5可以看出，稻壳掺量的增大，再生骨料混凝土导热系数降低；稻壳掺量为5%、10%、15%、20%的再生骨料混凝土导热系数比不掺稻壳的再生骨料混凝土导热系数分别降低了6.3%、12.3%、16.1%、18.3%。

表3 稻壳再生骨料混凝土导热系数及干密度

图5 不同稻壳掺量的再生骨料混凝土导热系数

稻壳的加入，使得再生骨料混凝土的密度减少；由表3和图6可以看出，随着稻壳的掺入，再生骨料混凝土的干密度不断减少，当再生粗骨料的取代率为100%的时候，稻壳的掺量为5%、10%、15%、20%的再生骨料混凝土干密度，比不掺稻壳的再生骨料混凝土分别降低了1.3%、2.1%、2.6%、3.1%。因此稻壳掺量增加，再生骨料混凝土导热系数降低。

图6 不同稻壳掺量的再生骨料混凝土干密度

由表1与表3可知，100%再生粗骨料、20%稻壳掺量的稻壳再生骨料混凝土导热系数约为相同再生粗骨料取代率的再生骨料混凝土的18.3%，普通混凝土的28.3%。

4 结论

(1)随着再生粗骨料取代率的提高，再生骨料混凝土的导热系数降低。再生粗骨料取代率为30%、50%、70%、100%的再生骨料混凝土导热系数比普通混凝土分别降低了4.4%、6.1%、8.9%、12.2%。

(2)粉煤灰掺量不大于20%时，对再生骨料混凝土导热系数影响不明显。

(3)稻壳掺量不大于20%时，稻壳再生骨料混凝土导热系数随稻壳掺量的增大而降低。

(4)掺入稻壳后可显著改善再生骨料混凝土的导热性能；100%再生粗骨料、20%稻壳掺量的稻壳再生骨料混凝土，其导热系数约为相同再生粗骨料取代率的再生骨料混凝土的18.3%，普通混凝土的28.3%。

[1] 冷发光，何更新，张仁瑜.国内外建筑垃圾资源化现状及发展趋势[J].商品混凝土，2009(3):20-23.

[2] 杨晓光，郝永池，薛勇.再生骨料基本性能的研究[J].混凝土，2012(2):66-68.

[3] 许岳周，石建光.再生骨料及再生骨料混凝土的性能分析与评价[J].混凝土，2006(7):41-46.

[4] 谢琼，娄宗科.稻壳混凝土力学性能试验研究[J].混凝土，2008(5):73-74.

[5] 郑建岚，张会芝.自保温再生混凝土空心砌块的热工性能研究[J].工程力学，2015，32(5):51-56.

[6] 陈凯华，罗素蓉，郑建岚.引气玻化微珠再生混凝土保温隔热性能试验研究[C]∥第三届全国再生混凝土学术交流会论文集.2012.

Experimental study of thermal conductivity of rice husk recycled aggregate concrete

YOUFan

(College of Engineering，FujianJiangxia University，Fuzhou 350108)

Waste concrete coming from crushed municipal road was used as recycled coarse aggregate, and the impact of replacement rate of recycled coarse aggregate on thermal conductivity of recycled aggregate concrete was studied. Based on this， fly ash and rice husk were added to investigate their influence on thermal conductivity of recycled aggregate concrete respectively. Research result showed that the increase of replacement rate of recycled coarse aggregate reduced thermal conductivity of concrete， the addition of fly ash within 20% showed little impact on thermal conductivity of recycled aggregate concrete， and the addition of rice husk could noticeably enhance thermal conductivity of recycled aggregate concrete with 20% addition of rice husk in recycled aggregate concrete showed only 18.3% thermal conductivity compared with that of recycled aggregate concrete with the same recycled coarse aggregate replacement rate and 28.3% thermal conductivity compared with that of normal concrete.

Recycled coarse aggregate; Fly ash；Rice husk; Thermal conductivity

校青年科研人才培育基金项目(JXZ2015005)

游帆(1989.9- ),男，助教。

E-mail:479188048@qq.com

2017-02-16

TU111.2+4

A

1004-6135(2017)04-0096-03