建筑廢料再生混凝土力學(xué)性能分析

李菊

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，越來越多的建筑廢料出現(xiàn)在人們的視野中。通過將建筑廢料破碎、篩分得到一定顆粒級配的粗骨料和細(xì)骨料，并分別取代10%、30%、50%、70%、100%，測試其坍落度、抗壓強(qiáng)度。試驗(yàn)得出隨著細(xì)骨料替代量的增加，其抗壓強(qiáng)度值逐漸降低，且下降幅度逐漸增加。且隨著再生骨料替代率的增加，混凝土的坍落度會顯著下降，但28 d強(qiáng)度增長率會逐漸增加。改變水膠比時(shí)，水膠比的增加會導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度下降，但隨著坍落度的增加，其工作性能有較大的提高，且隨著齡期的增加，水膠比越大，其28 d強(qiáng)度增長率越大。

關(guān)鍵詞：再生混凝土；建筑廢料；工作性能；力學(xué)性能

中圖分類號：TU528文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：2095-5383（2019）01-0032-04

Mechanical Properties Analysis of Concrete Recycled from Construction Waste

LI Ju

（Construction Engineering，Weifang Engineering Vocational College，Qingzhou 262500，China）

Abstract：With the development of economy， more and more construction waste has appeared In this paper， by crushing and sieving the construction waste， the coarse aggregate and fine aggregate with certain granule gradation were getand the slump and compressive strength of the recycled fine aggregate were tested The result shows that the compressive strength decreases gradually with the increase of the substitution amount of fine aggregates， and the decreasing amplitude increases gradually With the increase of replacement rate of recycled aggregate， the slump of concrete will decrease significantly， but the growth rate of 28 d strength will increase gradually When the waterbinder ratio is changed， the increase of waterbinder ratio will lead to the decrease of concrete strength With the increase of slump， its work performance is improved greatly， and with the increase of the age， the waterbinder ratio is bigger， the growth rate of 28 d strength increases

Keywords： recycled concrete； construction waste； work performance； mechanical properties

隨著當(dāng)今社會建筑行業(yè)的快速發(fā)展，各類建筑物的拆除和重建越來越頻繁，這就導(dǎo)致了建筑垃圾的逐漸堆積，其中大部分廢棄物為混凝土廢料。這些廢棄混凝土不同于其他垃圾，占用較大地方的同時(shí)還無法處理，而我國目前每年的建筑垃圾的數(shù)量正在以驚人的速度上漲。對混凝土廢料進(jìn)行回收再利用不僅除了時(shí)代需要之外，對于保護(hù)環(huán)境、節(jié)約資源和發(fā)展生態(tài)建筑的戰(zhàn)略布局同樣具有重要意義。目前，大多數(shù)國家已經(jīng)積極研究建筑垃圾的回收利用問題，并取得了一些成果，同時(shí)也制定了相應(yīng)的技術(shù)規(guī)程。而國內(nèi)對于這一領(lǐng)域的研究相對較為落后，雖然已經(jīng)取得了部分成果，但在實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域仍舊較少，并且在應(yīng)用過程中均選用混凝土再生粗骨料，而再生細(xì)骨料的應(yīng)用較少。本文研究了再生細(xì)骨料的替代量對混凝土強(qiáng)度和工作性能的影響，以期可以得到一個(gè)合適的替代率，為后續(xù)細(xì)骨料取代的實(shí)際應(yīng)用中提供基礎(chǔ)的理論指導(dǎo)。

1試驗(yàn)概述

11試驗(yàn)材料

本試驗(yàn)所用水泥為PO425水泥，其物理性能如表1所示。

混凝土廢料為混凝土路面返修清理出來的舊有混凝土，其強(qiáng)度值為30～35 MPa。首先對其進(jìn)行清洗處理，之后通過破碎機(jī)破碎、人工篩分進(jìn)行粒徑劃分。本文中取用的天然細(xì)骨料的細(xì)度模數(shù)為25，其顆粒級配表如表2所示，之后將得到的不同粒徑的再生骨料按照此顆粒級配混合均勻得到實(shí)驗(yàn)用再生細(xì)骨料。

12配合比設(shè)計(jì)

本文主要研究內(nèi)容為細(xì)骨料替代量、水膠比、齡期對混凝土強(qiáng)度的影響，細(xì)骨料替代量分別為0、20%、40%、60%、80%、100%，水膠比分別為035、045和055，齡期取7 d、28 d、56 d，其中齡期和骨料替代量為正交組合。由于天然骨料和再生骨料的吸水率存在較大差異，所以在測試中需要測試坍落度進(jìn)行工作性能的評價(jià)。其配合比如表3所示。配制混凝土強(qiáng)度等級為C30，砂率為37%。

13成型與養(yǎng)護(hù)

混凝土成型方法參照《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》，將稱好的粗骨料、細(xì)骨料、水泥、水加入混凝土攪拌機(jī)，攪拌180 s，拌合均勻后立即取出測試坍落度，測量結(jié)束裝模，放置在振動臺上振動成型，養(yǎng)護(hù)條件為標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)，溫度為（20±2） ℃，濕度為RH≥95%。

14試驗(yàn)方法

混凝土力學(xué)性能測試均參照GB50081—2002《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》，抗壓強(qiáng)度測試采用100 mm×100 mm×100 mm的試塊。混凝土工作性能測試參照C143/C143M-15a《Standard Test Method for Slump of HydraulicCement Concrete》。

2試驗(yàn)結(jié)果分析

在混凝土拌合過程中，首先需要保證材料的干燥性，其次在測試坍落度過程中避免其他水流入拌合物中影響拌合物性能?；炷量箟簭?qiáng)度測試過程中，混凝土在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室養(yǎng)護(hù)至指定齡期，之后在測試前半個(gè)小時(shí)提前取出晾干，之后測試每組3個(gè)試塊，取平均值作為其抗壓強(qiáng)度，抗壓強(qiáng)度均按照標(biāo)準(zhǔn)以095的系數(shù)折算為標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度。測試結(jié)果如表4所示。

21細(xì)骨料替代量對混凝土性能的影響

細(xì)骨料的替代量分別測試了坍落度和抗壓強(qiáng)度兩項(xiàng)內(nèi)容，將測試結(jié)果繪制曲線圖，分別如圖1和圖2所示。

211細(xì)骨料取代對混凝土抗壓強(qiáng)度的影響

由圖1可知，水膠比為045時(shí)，隨著細(xì)骨料替代量的增加，混凝土的抗壓強(qiáng)度均有降低，且隨著替代量的增加，強(qiáng)度下降的幅度逐漸增加，且當(dāng)細(xì)骨料完全取代時(shí)，28 d的強(qiáng)度值只有細(xì)骨料完全為天然骨料的794%，可見細(xì)骨料對混凝土的強(qiáng)度有較大影響。但是，由表3可知，隨著替代量的增加，混凝土強(qiáng)度從7 d到28 d的增長率是逐漸增加的，因此細(xì)骨料對混凝土早期強(qiáng)度有較大影響。

這些現(xiàn)象是由于再生骨料的性質(zhì)決定的。首先，再生骨料成分復(fù)雜，包含有原有石子和沙子的破碎物，且再生骨料中還包含較多的黏土、灰土等成分，這一性質(zhì)會導(dǎo)致重新水化的新混凝土結(jié)構(gòu)中形成薄弱環(huán)節(jié)，導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)的缺陷；同時(shí)，再生細(xì)骨料中不可避免會出現(xiàn)粉塵等物質(zhì)，導(dǎo)致其吸水性明顯增加，所以在水化過程中需要更多的水分，從而影響混凝土的全部水化，同時(shí)還會在水泥和骨料的界面區(qū)形成大量未反應(yīng)的產(chǎn)物，尤其是水化初期更加明顯，這也是28 d強(qiáng)度增長率逐漸增加的重要原因。除此之外，舊有混凝土的強(qiáng)度本身即為中低強(qiáng)度等級，再重新的破碎，篩分過程中會出現(xiàn)微裂縫，這些微裂縫會限制強(qiáng)度的提高。

212細(xì)骨料取代對混凝土工作性能的影響

由圖2可知，水膠比為045時(shí)，隨著細(xì)骨料替代量的增加，混凝土的坍落度逐漸降低，且降低的幅度逐漸增加。當(dāng)細(xì)骨料完全取代時(shí)，坍落度下降20%，可見，細(xì)骨料對混凝土工作性能也有較大的影響。

其原因是由骨料性質(zhì)和新水化反應(yīng)不完整共同引起的。骨料中含有的粒徑較小的灰塵會吸附大量的水，且骨料中的孔隙和微裂縫會儲存部分水分，這些因素會導(dǎo)致實(shí)際參與水化反應(yīng)的水減少，從而導(dǎo)致坍落度的下降，并且隨著替代量的增加，這一現(xiàn)象會更加明顯。

22水膠比對混凝土性能的影響

水膠比變化時(shí)，其細(xì)骨料的替代量保持不變，其中測試了抗壓強(qiáng)度和坍落度兩項(xiàng)內(nèi)容，測試結(jié)果如表3所示，測試曲線如圖3和圖4所示。圖3水膠比變化對混凝土抗壓強(qiáng)度的影響

221水膠比變化對混凝土抗壓強(qiáng)度的影響

由圖1可知，水膠比為035時(shí)，各齡期的強(qiáng)度值均為最大。且水膠比為055時(shí)，28 d強(qiáng)度約為水膠比為035時(shí)的75%。且隨著水膠比的增加，28 d強(qiáng)度增長率逐漸增加。水膠比為055時(shí)，28 d強(qiáng)度增長率較水膠比035時(shí)增加了25%。其原因是因?yàn)樵偕?xì)骨料內(nèi)部的孔隙和微裂縫可以儲存部分水，在初期水化反應(yīng)過程中，這部分水不參與水化反應(yīng)，當(dāng)后期內(nèi)部微裂縫和孔隙中的水逐漸向外流出，為后續(xù)水化反應(yīng)的進(jìn)行提供水，且隨水膠比的增加，內(nèi)部存儲的水越多。但是其儲存水的能力是有限的，隨著水分的增加，水化產(chǎn)物也在發(fā)生改變，膠凝體硅酸三鈣的生成量減少，骨料界面處會出現(xiàn)薄弱環(huán)節(jié)，這是強(qiáng)度下降的主要原因。

222水膠比變化對混凝土工作性能的影響

隨著水膠比的增加，其工作性能逐漸增加，但增加的幅度在降低。這主要是因?yàn)榧?xì)骨料相對較為容易就能達(dá)到飽和狀態(tài)，在水化反應(yīng)初期，只有少部分水可以參與水化反應(yīng)，其他水就成了影響工作性能的因素，因此，水膠比增加時(shí)，坍落度會逐漸增加。

3結(jié)論和展望

本文主要研究了再生細(xì)骨料對混凝土力學(xué)性能和工作性能的影響，結(jié)論如下：

1）隨著細(xì)骨料替代量的增加，由于再生骨料內(nèi)部孔隙和微裂縫等原因，其抗壓強(qiáng)度值逐漸降低，且下降幅度逐漸增加。且隨著再生骨料替代率的增加，混凝土的坍落度會顯著下降。

2）隨著齡期的增長，其強(qiáng)度增加的趨勢幾乎一致，但是隨著再生細(xì)骨料替代量的增加，其28 d強(qiáng)度增長率會逐漸增加。

3）水膠比的增加會導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度下降，但隨著坍落度的增加，其工作性能有較大的提高，且隨著齡期的增加，水膠比越大，其28 d強(qiáng)度增長率越大。

在未來中，混凝土廢料的重復(fù)利用一定是踐行綠色環(huán)保措的重要措施，本文研究了再生細(xì)骨料的影響，但未從微觀形態(tài)對水化產(chǎn)物和界面進(jìn)行分析，除此之外，隨著混凝土外加劑的逐漸增加，應(yīng)用適當(dāng)?shù)幕炷镣饧觿┤ジ纳圃偕?xì)骨料對混凝土強(qiáng)度的影響也是需要進(jìn)行探索的。總之，混凝土廢料的重復(fù)利用仍舊還有很長的路要走。參考文獻(xiàn)：

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