建筑垃圾再生粗骨料不同取代摻量對(duì)再生混凝土性能的影響

趙娟　　宋軍超　　余海濤　　劉作為

（深圳港創(chuàng)建材股份有限公司）

建筑垃圾再生粗骨料不同取代摻量對(duì)再生混凝土性能的影響

趙娟宋軍超余海濤劉作為

（深圳港創(chuàng)建材股份有限公司）

采用由建筑垃圾回收制成的再生粗骨料配置再生混凝土，研究由廢棄混凝土回收的再生粗骨料不同取代摻量取代天然骨料對(duì)配置的再生混凝土性能影響，研究結(jié)果表明：隨著再生粗骨料摻量的增加，RAC的抗壓強(qiáng)度逐步降低，而碳化深度卻逐步增加。當(dāng)再生粗骨料摻量在50%以內(nèi)時(shí)，其抗壓強(qiáng)度及碳化深度與普通混凝土基本相同；當(dāng)再生粗骨料摻量超過50%時(shí)，其抗壓強(qiáng)度明顯降低，碳化深度明顯增大。

建筑垃圾；再生粗骨料；再生混凝土；不同取代摻量

1　前言

隨著我國城鎮(zhèn)化基礎(chǔ)建設(shè)和新興房地產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，建筑物的改造和拆除過程中所產(chǎn)生的建筑垃圾也與日俱增，平均每年以8%的量增長［1］，而天然骨料的資源也在日趨枯竭［2］。

絕大多數(shù)建筑垃圾都是未經(jīng)任何處理進(jìn)行露天堆放，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，從保護(hù)環(huán)境及資源再利用觀點(diǎn)出發(fā)，有效處理回收再利用建筑廢棄物垃圾，使其成為可利用的再生資源，不僅可以減輕環(huán)境污染，還有利于保護(hù)天然資源被過度開采免于枯竭，因此，再生混凝土（RAC）應(yīng)運(yùn)而生。當(dāng)前，國內(nèi)外開展了很多對(duì)RAC的研究和開發(fā)應(yīng)用，制定了相應(yīng)技術(shù)規(guī)范，取得了一定的研究成果［3～5］。本文主要通過研究由不同強(qiáng)度等級(jí)的廢棄混凝土回收的再生粗骨料和再生粗骨料不同取代摻量對(duì)RAC性能的影響，為RAC的推廣應(yīng)用提供一定的理論基礎(chǔ)。

2　試驗(yàn)

2.1試驗(yàn)原材料

⑴水泥：選用廣西臺(tái)泥P.O42.5R，其主要性能指標(biāo)見表1。

表1　水泥性能指標(biāo)

⑵粉煤灰：選用深圳媽灣電廠Ⅱ級(jí)粉煤灰，其主要性能指標(biāo)見表2。

表2　粉煤灰性能指標(biāo)（%）

⑶礦渣粉：選用河北唐山盾石S95級(jí)礦渣粉，其性能指標(biāo)見表3。

表3　礦粉性能指標(biāo)

⑷外加劑：選用中鐵安徽四威RAWY101聚羧酸外加劑，PH值5.84含固量11.6%，減水率25.6%；氯離子含量0.04%。

⑸砂：選用東莞中砂，其主要性能指標(biāo)見表4。

表4　砂性能指標(biāo)

⑹粗骨料：再生粗骨料采用某舊樓樓板拆除時(shí)的廢棄混凝土，強(qiáng)度等級(jí)為30～40MPa，天然骨料采用金業(yè)石，兩種骨料的性能指標(biāo)如表5所示。

2.2試驗(yàn)方法

2.2.1試驗(yàn)配合比

本試驗(yàn)重點(diǎn)研究再生粗骨料不同取代摻量對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響，再生粗骨料分別按0%、25%、50%、75%、100%的摻量取代天然骨料配置C30的混凝土，其C30基礎(chǔ)配合比如表6所示，鑒于再生骨料與天然骨料的吸水率存在較大差異，為保證拌合物具有同樣的工作性能，摻再生骨料的配合比須酌情添加附加水，保證其拌合物飽和狀態(tài)下的理論水灰比不變，進(jìn)而研究不同取代摻量對(duì)RAC強(qiáng)度性能的影響。

2.2.2強(qiáng)度檢測(cè)試驗(yàn)

抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)根據(jù)GB/T50081-2002《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行，RAC與普通混凝土試件均采用100mm×100mm×100mm立方體標(biāo)準(zhǔn)試件，經(jīng)28d標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)后進(jìn)行抗壓強(qiáng)度檢測(cè)。

2.2.3碳化深度試驗(yàn)

碳化深度試驗(yàn)根據(jù)GB/T50082-2009《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行，即在（20± 2）℃，相對(duì)濕度（70±5）%，二氧化碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)（20±3）%的條件下開始試件碳化深度試驗(yàn)，試件提前2d從標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)箱中取出，在60℃下烘干。

2.2.4試驗(yàn)儀器設(shè)備

⑴SJD-60型單臥軸強(qiáng)制式混凝土攪拌機(jī)；

⑵TYE-3000 B型壓力試驗(yàn)機(jī)；

⑶混凝土碳化深度測(cè)量儀。

表5　骨料物理性能指標(biāo)

表6　 C30基礎(chǔ)配合比（kg/m3）

表7　強(qiáng)度及碳化深度試驗(yàn)結(jié)果

3　試驗(yàn)結(jié)果與討論分析

將再生粗骨料按不同取代摻量取代天然骨料時(shí)，由于再生骨料吸水率較大，故而為保證同樣的工作性能，酌情添加了部分附加水進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)，其調(diào)整試驗(yàn)配合比與強(qiáng)度及碳化深度試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果如表7所示。

3.1再生骨料不同取代量對(duì)RAC強(qiáng)度影響

再生骨料不同取代摻量對(duì)RAC強(qiáng)度的影響作用如圖1所示，由表7及圖1可以看出，隨著再生粗骨料摻量的逐步增加，RAC強(qiáng)度表現(xiàn)為逐漸降低，當(dāng)再生骨料的摻量在50%范圍以內(nèi)時(shí)，其RAC的抗壓強(qiáng)度與全天然骨料混凝土抗壓強(qiáng)度基本相同，當(dāng)再生骨料的摻量超過50%時(shí)，RAC的抗壓強(qiáng)度明顯降低，究其原因，主要是由于再生骨料的高吸水率和吸水速度特性，使得實(shí)際拌合時(shí)附加水的用水量逐步增加，此舉無疑增大了過渡區(qū)的水膠比，使得抗壓強(qiáng)度逐步降低；另一方面，水泥水化產(chǎn)生的大量穩(wěn)定性極差的Ca（OH）2容易在水泥石和集料界面處富集并形成粗大晶粒，成為強(qiáng)度薄弱環(huán)節(jié)，削弱與骨料的粘結(jié)力，進(jìn)而使得抗壓強(qiáng)度降低。3.2再生骨料不同取代量對(duì)再生混凝土碳化深度影響

圖1　再生粗骨料不同取代摻量對(duì)混凝土強(qiáng)度影響

圖2　再生粗骨料不同取代摻量對(duì)混凝土碳化深度影響

再生骨料不同取代摻量對(duì)RAC碳化深度的影響作用如圖2所示，由表7及圖2可以看出，隨再生粗骨料摻量的增加，其RAC的碳化深度逐步增大，究其原因，可能是由于再生粗骨料表面附著水泥砂漿的物質(zhì)透過性比普通混凝土零再生骨料摻量的物質(zhì)透過性大，進(jìn)而使得隨再生骨料摻量的增大，其RAC碳化深度表現(xiàn)為逐步增大，且當(dāng)再生骨料摻量超過50%時(shí)，RAC碳化深度明顯增大。

4　結(jié)論

⑴由建筑垃圾回收的粗骨料其吸水率及吸水速度都較天然粗骨料較高，而其表觀密度、堆積密度和緊密密度都相對(duì)偏小，針片狀含量及壓碎指標(biāo)也相對(duì)偏低；

⑵隨著再生粗骨料摻量的逐步增加，RAC的抗壓強(qiáng)度逐步降低，其原因一方面表現(xiàn)為拌合用水的增加使得其過渡區(qū)的水膠比增大，從而使得抗壓強(qiáng)度降低，另一方面由于在水泥石和集料界面處富集了穩(wěn)定性極差的Ca（OH）2形成大顆粒，削弱粘結(jié)力，降低抗壓強(qiáng)度；

（3）隨著再生粗骨料摻量的逐步增加，由于再生粗骨料表面附著水泥砂漿的物質(zhì)透過性比普通混凝土零再生骨料摻量的物質(zhì)透過性大，使得RAC的碳化深度逐漸增大；

（4）再生骨料的摻量應(yīng)控制在50%以內(nèi)，若摻量超過50%，其RAC抗壓強(qiáng)度逐步降低，碳化深度逐漸增大。●

［1］SHI Jian-guang，XU Yue-zhou.Estimation and forecasting of concrete debris amount in China［J］.Resources，Conservation and Recycling，2006，49（2）：147-158.

［2］鄧壽昌，張學(xué)兵，羅迎社.廢氣混凝土再生利用的現(xiàn)狀分析與研究展望［J］.混凝土，2006（11）：20-24.

［3］崔正龍，田中禮治，等.固體廢棄物再生骨料混凝土的耐久性試驗(yàn)研究［J］.硅酸鹽通報(bào)，2009，28（5）：1042-1045.

［4］李俊，尹健，周士瓊，等.基于正交試驗(yàn)的再生骨料混凝土強(qiáng)度研究［J］.土木工程學(xué)報(bào)，2006，39（9）：43-46.

［5］邢鋒，馮乃謙，丁建彤.再生骨料混凝土［J］.混凝土與水泥制品，1999，（2）：10-13.