再生骨料混凝土配比設(shè)計(jì)及其力學(xué)性能研究

李 杰

（云南大學(xué)滇池學(xué)院）

1 再生粗骨料的性能

再生混凝土是將建筑垃圾進(jìn)行破碎、除雜、篩分等工藝后進(jìn)行配比混合，然后再應(yīng)用到工程項(xiàng)目中，廢棄的混凝土、拆除的建筑垃圾等都可以作為再生骨料的原材料。再生粗骨料和天然粗骨料相比有著更多的棱角，表面粗糙，且含泥量也較高，兩者所含針片狀顆粒量較為相近，但是和天然骨料相比，再生粗骨料的堆積密度和表觀密度要低，這種特點(diǎn)會(huì)造成密度較低，進(jìn)而增大了質(zhì)量損失率和吸水率，而骨料自身的耐久性又會(huì)受到質(zhì)量損失率變化的影響，通過(guò)壓碎值和洛杉磯（L.A.）磨損測(cè)試衡量能夠確定骨料的耐久性狀況。兩者的壓碎值和L.A.磨損值相比，再生粗骨料比天然粗骨料更高，也就是其耐久性比天然骨料要遜色一些。

2 混凝土配比以及抗壓特性

本文以水灰比0.5和0.6為基礎(chǔ)對(duì)再生混凝土進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，將再生粗骨料取代率設(shè)置為五個(gè)梯度，分別是0%、25%、50%、75%以及100%，對(duì)五個(gè)梯度的混凝土抗壓強(qiáng)度采取實(shí)驗(yàn)的方式通過(guò)結(jié)果確定其強(qiáng)度情況。配置過(guò)程中以普通混凝土為基礎(chǔ)進(jìn)行配合設(shè)計(jì)，再生粗骨料的飽和面吸收率的計(jì)算是以再生粗骨料的耗水量增加為基礎(chǔ)，并將其作為加入的水邊攪拌邊加入。表1為配合比設(shè)計(jì)的具體內(nèi)容。從圖 1可以看出，在再生粗骨料置換率相同的情況下，隨著水灰比的增大，再生混凝土的抗壓強(qiáng)度會(huì)減?。辉偕炷恋目箟簭?qiáng)度在再生粗骨料的替代料達(dá)到25%、50%和 75%時(shí)與普通混凝土一樣與水灰比呈現(xiàn)線性變化?；炷翉?qiáng)度與水灰比的關(guān)系在在成粗骨料置換率達(dá)到100%時(shí)呈現(xiàn)先降后升的趨勢(shì)，但是其規(guī)則性不強(qiáng)，沒(méi)有明確的規(guī)律；再生混凝土的抗壓強(qiáng)度會(huì)在水灰比相同時(shí)的變化取決于再生粗骨料的置換率，當(dāng)水灰比達(dá)到 0.5、0.6時(shí)再生混凝土的骨料的抗壓強(qiáng)度和置換率會(huì)出現(xiàn)負(fù)相關(guān)的規(guī)律。當(dāng)兩者相關(guān)性達(dá)到近似線性是增加水灰比到0.55則再生粗骨料替代率和再生混凝土抗壓強(qiáng)度呈負(fù)相關(guān)，再生混凝土強(qiáng)度 r=75%，r=100%相當(dāng)。再生混凝土的抗壓強(qiáng)度在水灰比達(dá)到0.6點(diǎn)時(shí)會(huì)出現(xiàn)先降后升的情況，不過(guò)在增加再生粗骨料產(chǎn)量的過(guò)程中并沒(méi)有十分明顯的下降趨勢(shì)；再生混凝土的強(qiáng)度在r=100%時(shí)比增加天然骨料的普通混凝土要高，其抗壓強(qiáng)度會(huì)隨著再生粗骨料置換率的提高而出現(xiàn)總體增長(zhǎng)的趨勢(shì)。

3 再生骨料改性方法

再生粗骨料在應(yīng)用中會(huì)受到自身吸水率大、壓碎值高、微裂紋、孔隙率等多方面問(wèn)題的限制。為了改善這些問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者提出了改性強(qiáng)化再生骨料的建議。

3.1 物理改性方法

機(jī)械研磨、加熱研磨等處理方法都是常見(jiàn)的物理改性方法。再生粗骨料表面附著這大量水泥砂漿，可以通過(guò)顆粒整形強(qiáng)化法進(jìn)行處理，保證骨料顆粒更加圓潤(rùn)，通過(guò)處理后的骨料無(wú)論是堆積密度還是吸水率都比簡(jiǎn)單破碎的粗骨料要有所增加，將壓碎值降低，提高了各項(xiàng)性能；還可以采用微波加熱循環(huán)法進(jìn)行處理，提高再生粗骨料的品質(zhì)，通過(guò)處理后的粗骨料含砂漿量、吸水率、壓碎率指標(biāo)分別降低了10.8%、2.2%、30%； 還可以采用縣加熱后振搗的方式將粗骨料表面砂漿進(jìn)行去除，在應(yīng)用此種方法中，粗骨料改性性能最好時(shí)是在加熱溫度達(dá)到 500℃時(shí)，和未改性粗骨料相比，改性后的粗骨料吸水率、壓縮指標(biāo)分別降低 34.9%和42.9%，表觀密度提高了6.5%。當(dāng)前機(jī)械法強(qiáng)化是主要采用的物理改性方法，有著較為復(fù)雜且較高能耗的處理工藝，所以，未來(lái)發(fā)展中，物理改性方法將逐漸降低能耗，簡(jiǎn)化處理工藝，這也是未來(lái)研究的重點(diǎn)。

3.2 化學(xué)改性方法

化學(xué)改性方法主要是利用有機(jī)或者無(wú)機(jī)化學(xué)溶液采用淋洗、浸泡等方法處理再生粗骨料。比如將乙烯醇溶液噴灑在再生粗骨料表面然后再包裹水泥凈漿，此時(shí)無(wú)論是吸水率還是壓碎值，再生粗骨料比未改性粗骨料都??；再生粗骨料在利用高濃度CO2氣體強(qiáng)化后其表觀密度和堆積密度都提高了大約1.2%，吸水率和壓碎指標(biāo)分別降低了27.3%、10.5%；再生粗骨料經(jīng)微生物碳酸鹽沉淀表面處理后各項(xiàng)性能得到改善，且骨料重量和吸水率和碳酸鹽含量分別呈正相關(guān)和負(fù)相關(guān)的關(guān)系；經(jīng)滲透結(jié)晶材料處理后的再生粗骨料的孔隙率、吸水率都會(huì)有所降低?；瘜W(xué)試劑、聚合物溶液等都是化學(xué)改性方法中常用的材料，有著較為明顯的效果，但是其需要大量?jī)r(jià)格昂貴的化學(xué)原料，同時(shí)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生了一定的不良影響，所以在未來(lái)發(fā)展中，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)研究節(jié)能環(huán)保且廉價(jià)高效的處理試劑。

4 再生骨料混凝土應(yīng)用

在混凝土中摻入再生粗骨料，能夠?qū)炷羶?nèi)的孔隙結(jié)構(gòu)起到改善作用。再生骨料有著較輕的重量，在混凝土中摻入再生骨料能夠子啊一定程度上對(duì)混凝土的自重進(jìn)行降低，在建筑結(jié)構(gòu)中應(yīng)用能夠提升結(jié)構(gòu)的抗震能力。再生粗骨料有著不同的來(lái)源，因此其離散性較大?；炷帘旧硪灿兄^大的離散性，在摻入再生粗骨料后，其會(huì)具備更大的離散性。當(dāng)前隨著建筑行業(yè)的不斷發(fā)展，人們對(duì)于材料的要求更高，對(duì)于這種離散性較大的混凝土，較多的業(yè)主通常是不會(huì)采用的。再生粗骨料一般在一些公益性的政府小型項(xiàng)目中、磚混結(jié)構(gòu)中得到應(yīng)用，通過(guò)應(yīng)用再生粗骨料能夠使得建筑結(jié)構(gòu)更具環(huán)保性，對(duì)廢棄物進(jìn)行再利用，并且降低了原材料的成本，提升了項(xiàng)目的效益。在拆除老舊道路時(shí)，可破碎篩分廢棄的混凝土，在清洗后將再生粗骨料摻入其中，通過(guò)攪拌后能夠在對(duì)性能要求較低的原道路中應(yīng)用，有著較高的使用性，當(dāng)前在道路工程中，再生混凝土的應(yīng)用較為廣泛。

5 結(jié)束語(yǔ)

大量的建筑混凝土垃圾必然會(huì)造成環(huán)境污染、資源浪費(fèi)，影響我國(guó)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的進(jìn)一步推進(jìn)，為此，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)廢棄物的循環(huán)再利用，節(jié)省能源，提高資源利用率。再生骨料混凝土的應(yīng)用提高了資源利用率，改善了環(huán)境問(wèn)題，降低了環(huán)境污染。在應(yīng)用再生骨料混凝土中，應(yīng)當(dāng)根據(jù)其性能合理進(jìn)行配比設(shè)計(jì)，提升力學(xué)性能。本文在總結(jié)再生粗骨料性能的基礎(chǔ)上對(duì)混凝土配比和抗壓特性進(jìn)行了試驗(yàn)分析，進(jìn)而從屋里改性方法和化學(xué)改性方法兩方面就再生骨料改性的措施進(jìn)行了總結(jié)說(shuō)明，提出了未來(lái)骨料改性的研究重點(diǎn)，并且就再生骨料混凝土的應(yīng)用進(jìn)行了探討，希望本文的提出能夠具有一定參考價(jià)值。