再生骨料混凝土性能研究

王 林 （延安大學西安創(chuàng)新學院建筑工程系，陜西 西安710100）

隨著我國城市化進程加快和城鎮(zhèn)化水平不斷提高，一部分舊建筑在拆除過程中產(chǎn)生的大量廢棄混凝土會嚴重破壞環(huán)境。如果對廢棄混凝土能夠進行有效利用，這樣不僅可以減少自然資源的消耗，而且可以減少環(huán)境污染。再生骨料混凝土是指由再生骨料、水、粉煤灰、砂石、水泥以及化學外加劑按照一定比例配置而成的混凝土。再生骨料一般由廢棄混凝土進行破碎、篩分后制成，再生骨料成分中一般含30%左右的硬化水泥漿，其孔隙多、表面粗糙，因而吸水性和表觀密度 （材料在自然狀態(tài)下的單位體積質(zhì)量）比砂、石等天然骨料要高［1］。目前，再生骨料混凝土被廣泛運用于市政工程、住宅小區(qū)和道路等土木工程建設中。為此，筆者對再生骨料混凝土性能進行了研究。

1 再生骨料混凝土的配制

以普通混凝土的配合比設計準則為依據(jù)，在相同水灰比的前提下，配置不同比例的再生骨料 （再生骨料取代天然骨料的比例依次為0、30%、50%、80%和100%），此外在再生骨料混凝土配制過程中要盡量少使用水泥，可用等量的粉煤灰取代部分水泥，同時還可適量加入高效減水劑。具體配置過程如下：將再生骨料吸水飽和后加入磨細粉煤灰和少量水充分攪拌，在再生骨料表面包裹一層粉煤灰使其表面光滑，然后加入其他物料和化學外加劑進行攪拌。采用100mm的立方體試模，即一次灌入攪拌好的混凝土拌合物，將灌好的立方體試模在振動臺上震動3min，用抹刀刮去多余的混凝土并且將試模抹平，成型后將試模放入溫度為20℃、濕度為90%的養(yǎng)護室中養(yǎng)護24h，最后進行編號拆模，并將試體放入溫度為20℃的水中養(yǎng)護直至性能試驗規(guī)定齡期。

2 再生骨料混凝土性能評價

2．1 抗壓性能

利用制作的養(yǎng)護試件進行再生骨料混凝土的抗壓強度試驗。首先將養(yǎng)護到規(guī)定時間的再生骨料混凝土試件從水中取出，用濕布將其外表擦拭干凈，并精確測量試件與壓力機接觸面的邊長，取較小面計算接觸面積 （S），將試件垂直放在壓力機上，適當調(diào)整球座，使試件與其接觸均衡，并按照0．5～0．8MPa／S的加荷速度加載，直至試件破壞為止，同時記錄最大荷載 （F），通過計算F／S的值得出再生骨料混凝土試件的抗壓強度。試驗中試件的再生骨料的取代率百分比依次為0、30%、50%、80%和100%，水灰比分別取0．45、0．40和0．35，再生骨料混凝土抗壓強度試驗數(shù)據(jù)表如表1所示。從表1可以看出：在相同水灰比的條件下，當再生骨料取代率升高時，混凝土的抗壓強度降低 （即抗壓性能減弱）；當再生粗骨料取代率為50%左右時，混凝土的抗壓強度有所提高 （即抗壓性能增強）；當再生骨料取代率繼續(xù)升高時，混凝土抗壓強度呈下降趨勢 （即抗壓性能減弱）。此外，隨著水灰比的降低，再生骨料混凝土的抗壓強度有所提高 （即抗壓性能增強）。產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因如下［2］：①再生骨料包含的硬化水泥砂漿結構細密，經(jīng)過破碎和研磨后，其表面比較粗糙，與形成的水化產(chǎn)物有很強的嚙合能力；②再生骨料吸水性較大，加水攪拌時其大量吸水，降低了水泥漿體中的實際水灰比，隨著再生骨料的取代率增加，其吸水量也增加，水泥漿體中的實際水灰比進一步降低，因而導致再生骨料混凝土的抗壓強度升高。當再生骨料取代率增大達到一定程度時，再生混凝土結構中骨架的形成主要取決于再生骨料，由于其強度小于砂石等天然骨料的強度，因而再生混凝土的抗壓強度呈下降趨勢。

表1 再生骨料混凝土抗壓強度試驗數(shù)據(jù)表

2．2 抗凍性能

抗凍性是指混凝土在飽和水狀態(tài)下經(jīng)受多次凍融循環(huán)后其結構不被破壞的性能，是評價寒冷地區(qū)混凝土結構耐久性的一個重要指標［3］。檢測再生骨料混凝土抗凍性試驗方法如下：首先將養(yǎng)護好的再生骨料混凝土試件在冷凍室的空氣中凍結，然后將其轉(zhuǎn)移到冷凍室內(nèi)水池中融化。試驗采用每組3塊試件（28d齡期），并將冷凍室的溫度調(diào)整為－20℃～－15℃之間，每次冷凍時間為4h，然后將試件取出放在15℃～20℃的水池中融解，融解時間也是4h，融解完畢后取出試件進行抗壓強度、劈裂抗拉強度以及抗折強度檢測，至此結束一次凍融循環(huán)試驗。如此循環(huán)50、100、150和200次，最終得到再生骨料混凝土強度與凍融循環(huán)次數(shù)變化曲線圖 （見圖1）。從圖1可以看出，再生骨料混凝土試件經(jīng)過50次凍融循環(huán)后，其抗壓強度、劈裂抗拉強度均呈下降趨勢，尤其是抗壓強度的下降趨勢明顯，這表明其抗凍性減弱。產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因是拌制混凝土時，一般加入的拌和水多于水泥的水化水，多余的水就以游離水的形式留存于混凝土的毛細孔中，當氣溫下降至冰點以下時，毛細孔中的游離水就會結冰，水結冰過程中由于體積的增大 （體積約會增加9%）而產(chǎn)生很大壓力，由此導致毛細孔孔壁產(chǎn)生微小裂縫，經(jīng)過反復凍融，微小裂縫不斷擴大，混凝土結構破壞，因而再生骨料混凝土的抗壓強度、劈裂抗拉強度以及抗折強度下降，隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加，試件最終會喪失承載能力。因此，在實際工程應用中為了提高抗凍性，可以在再生骨料混凝土中加入少量的引氣劑或粉煤灰，但必須要控制摻量，否則其強度大幅下降。

3 結論與建議

（1）總體而言，在相同水灰比的條件下，當再生骨料取代率升高時，再生骨料混凝土的抗壓性能減弱。此外，隨著水灰比的降低，再生骨料混凝土的抗壓性能增強。

（2）隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加，再生骨料混凝土抗凍性能減弱。因此，在實際工程應用中為了提高抗凍性，可以在再生骨料混凝土中加入適量的引氣劑或粉煤灰［4］。

［1］李秋義，全洪珠，秦原 ． 混凝土再生骨料 ［M］．北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011．

［2］許岳周，石建光 ． 再生骨料及再生骨料混凝土的性能分析與評價 ［J］．混凝土，2002，23（7）：41－45．

［3］萬惠文，水中和，林宗壽，等 ． 再生骨料混凝土的環(huán)境評價 ［J］．武漢理工大學學報，2003，25（4）：17－20．

［4］吳中偉 ． 綠色高性能混凝土——混凝土的發(fā)展方向 ［J］．混凝土與水泥制品，1998，18（3）：1－5 ．