再生骨料高強混凝土材料的制備及性能研究

豐 瑛

（陜西鐵路工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 渭南 714099 ）

再生骨料可以通過粉碎的混凝土廢料形成，某種程度上取代了天然骨料制造的混凝土，這樣不僅節(jié)省了大量的成本，而且有利于對自然資源的良好保護，推動社會穩(wěn)定與持續(xù)性的發(fā)展，以此對建設(shè)的基礎(chǔ)設(shè)施加以夯實。與此同時，研究人員在長久的工作中發(fā)現(xiàn)，利用粉碎的混凝土得到粗再生骨料，以此作為粗天然骨料的一個替代品，不僅可以制造出高強度的混凝土，而且相關(guān)的指標(biāo)和數(shù)據(jù)都達到了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。在社會的不斷發(fā)展下，在經(jīng)濟水平繼續(xù)提高的今天，負(fù)責(zé)相關(guān)研究的工作人員已經(jīng)走向了混凝土材料制備的整體探索之中。從另一方面來說，主要的研究方向就是從粉碎的混凝土廢料當(dāng)中取得精細再生的骨料。研究結(jié)果顯示，通過精細再生骨料的良好應(yīng)用，漸漸取代了精細天然性的骨料，以此形成高強度，高密度、低吸水率的優(yōu)化性能。即使置換比高于30%，利用精細再生骨料也不會讓混凝土的性能受到影響。

利用精細再生骨料制備的混凝土，在抗凍性能上和利用精細天然骨料制備的混凝土不相上下，通過對水與水泥比例不同的調(diào)節(jié)，精細再生骨料制備的混凝土擁有良好的抗凍融性能，而且其性能已經(jīng)可以超越天然骨料制備的混凝土。而且經(jīng)過大量研究發(fā)現(xiàn)，精細再生骨料的取代率對混凝土的抗凍性能影響很低。精細再生骨料的混凝土水與水泥比例達到0.6(±0.1)時，利用精細再生骨料制備的混凝土滲透性為精細天然骨料制備的混凝土的2-4 倍，而且精細再生骨料混凝土的滲透性會隨著水與水泥比的逐漸增大而增加。在水與水泥比例較低時，精細再生骨料混凝土的滲透性逐漸趨于相等。精細再生骨料混凝土強度在C30 和C35 時，將再生骨料置換率降低在50%以下，利用精細再生骨料制備的混凝土碳化速度與利用天然骨料制備的混凝土差別不大。當(dāng)置換率的逐步增加，精細再生骨料混凝土的碳化速度稍有增加。與此同時，水與水泥比例增加，也會增加精細再生骨料混凝土的碳化深度。精細再生骨料混凝土的抗硫酸鹽侵蝕能力略低于天然骨料混凝土，當(dāng)精細再生骨料的置換比小于0.3 時，兩種混凝土的抗硫酸鹽侵蝕性能趨于相當(dāng)。如果將置換比進一步加大，雖然抗硫酸鹽侵蝕能力有所降低，但是基本影響很小，差別不大。

雖然利用精細再生骨料生產(chǎn)的混凝土與利用精細天然骨料生產(chǎn)的混凝土擁有著眾多的差異性，比如壓碎指標(biāo)、密度、吸水率等。但是由于大量的廢棄混凝土非常容易取得，因此再生骨料的收集相對容易，同時還能收獲巨大的環(huán)境效益以及節(jié)省很多資源，因此有很多國家都在進行著精細再生骨料方面的研究，甚至還制定出很多相應(yīng)的生產(chǎn)規(guī)范。

根據(jù)國外對精細再生骨料混凝土的材料性能研究，經(jīng)過合理的加工工藝所生產(chǎn)出的精細再生骨料，基本上可以達到與精細天然骨料生產(chǎn)的混凝土一樣的性能。在大量的工程使用測試中，也確實證明了這種技術(shù)的可行性。但是由于國內(nèi)混凝土生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)與國外不同，因此在制備精細再生骨料時不能完全照搬國外的實驗數(shù)據(jù)，只能結(jié)合國外的數(shù)據(jù)以及國內(nèi)混凝土行業(yè)的一些實際情況，進行相對獨立的研究，才能探索出符合我國實際情況的精細再生骨料制備技術(shù)。為了國內(nèi)早日實現(xiàn)并推廣這種精細再生骨料的混凝土制備技術(shù)，因此相關(guān)的理論數(shù)據(jù)，充分的實驗過程，以及相關(guān)生產(chǎn)規(guī)范的形成就顯得格外重要和迫切。

精細再生骨料的整體加工工藝，基本上是不會影響到其顆粒的基本形狀，以及粒徑的整體性分布，但是會讓吸水率，孔隙度受到相應(yīng)的影響。通過對精細再生骨料的加工工藝，精細天然骨料比例會影響到混凝土標(biāo)本的實際性質(zhì)，促使精細再生骨料置換率得以不斷增加，降低了混凝土的整體性抗壓強度。而精細再生骨料的吸水率以及孔隙度，是對混凝土性能產(chǎn)生影響的主要因素。

1 實驗

1.1 原材料

在精細化再生骨料當(dāng)中，通常是采用混凝土廢料進行加工，在這樣的情況下，利用鄂式破碎機和螺旋洗砂一體機生成樣品。而具體采用的原材料是再生骨料和精細化骨料，同時應(yīng)用適合的水泥，以及微細硅粉，最后再拌和中應(yīng)用自來水去實施操作。

1.2 混凝土混合比例

目前所選擇的水與水泥比例是0.35 和0.55 兩種，以此深入性的研究精細再生骨料在混凝土性能上的多方面影響。實際應(yīng)用的過程中，把W/C＝0.35能夠制備的混凝土標(biāo)記為AX?？茖W(xué)研究得出，精細再生骨料，實際的置換量率是固定的，主要包括0，25%、50%，以及100%。

1.3 標(biāo)本制備

整體而言，在諸多的研究中發(fā)現(xiàn)，精細再生骨料要比精細天然骨料的吸水率要高很多，所以在進行操作的過程中要針對于所有的骨料做預(yù)潤濕24h 的工作，通過這樣的方式，可以將再生骨料的吸水率降低，模擬出精細天然骨料的吸水率，在這之后再做具體化，專業(yè)化的測試，可以得到充分的比對數(shù)據(jù)。

1.4 性能測試

在建筑施工的整個過程當(dāng)中，混凝土的運用是比較關(guān)鍵性的技術(shù)，因此要針對混凝土做多方面的測試，包括坍落度測試，密度測試、抗壓強度測試，以及測試電阻率。關(guān)于混凝土的坍落，這方面要依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)進行實施，嚴(yán)格遵循《GB／T-2016普通混凝土拌合物性能試驗方法》，并根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)去測試標(biāo)本的抗壓強度，這樣才能使得測試的數(shù)據(jù)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，達到最終的目的和指標(biāo)。最后運用電阻率儀對已經(jīng)干燥的標(biāo)本進行測試，若電阻率值在7，14和28d的范圍就表明符合標(biāo)準(zhǔn)，處于合格的狀態(tài)。

2 結(jié)果與討論

2.1 加工性

新混凝土的加工性，通常在實際測量中使用坍落度來進行，也就是說坍落度越高，可以加工的性能就越好。混凝土的坍落度伴隨著精細再生骨料自身置換比的不斷增加，其坍落度就有所下降。通常情況下，兩個標(biāo)本精細再生骨料，在置換的過程中，其他比例基本相同的時候，水和水泥比率為0.35 的標(biāo)本，AX 的坍落度就會越來越低。當(dāng)置換比不斷增加，實際的塌落度就會不斷降低。當(dāng)增加置換比到0.55，骨料表面的水份就更加的精細化，為實現(xiàn)飽和的條件，依據(jù)制備標(biāo)準(zhǔn)，完成澆筑施工以后再用塑料膜將標(biāo)本整體覆蓋上，預(yù)防出現(xiàn)蒸發(fā)的問題。此時，把樣品放在21 ℃，濕度≥96%的條件下，讓樣品在其中固化，通常的固化時間為24h，完成后再實施脫模，之后再浸入飽和的石灰水，并在其中進行合理化的養(yǎng)護操作，注意溫度要控制在（23±2）℃，以此對整體的加工性能，密度、抗壓度，以及電阻率的性能加以嚴(yán)格的測試。當(dāng)再生骨料置換比增加，坍落度由218mm 降到198mm 的時候，就說明水/水泥比率，或者是高精細再生骨料的置換比都可能讓實際的坍落度得以降低，以此充分滿足混凝土材料的坍落度能夠在＞180 的范圍當(dāng)中。

2.2 精細再生骨料影響混凝土樣本密度

為了深入研究精細再生骨料影響混凝土密度的程度，需要逐步測定精細再生骨料置換比的混凝土樣品密度。通過大量的測試，可以發(fā)現(xiàn)水/水泥的比率在不同階段的時候，就會改變精細再生骨料的置換比，以至于等處在何種比率下混凝土標(biāo)本密度會有所下降。而當(dāng)標(biāo)本置換比呈現(xiàn)相同的狀態(tài)，AX混凝土密度要大于BX 混凝土的密度。所以，可以這樣認(rèn)為，精細再生骨料的密度比精細天然骨料要低很多。如果讓精細再生骨料增加，同時精細天然骨料比值同時有所增加，這樣就會促使混凝土混合物密度不斷降低。有了這樣的實驗結(jié)論，就可以通過調(diào)節(jié)水與水泥的比率，從而獲得相應(yīng)的實驗結(jié)果。

2.3 分析電阻率

水含量以及混凝土內(nèi)部微孔連接指標(biāo)，實際上混凝土的電阻率可以承擔(dān)這樣的功能。所以，電阻率是衡量混凝土質(zhì)量是否能用得更久些，也就是其耐久性如何。如果電阻率較高，微孔就會很少，相對而言，混凝土的耐用性就強。第一，混凝土標(biāo)本第28d 的電阻率，主要是置換比增強，所以混凝土電阻率損失的百分比也在增加。第二，從分析中發(fā)現(xiàn)，精細再生骨料，在實際吸水率上要比精細天然骨料高很多。為此，可以在高置換的精細再生骨料上，不斷增加混凝土吸水率，進而讓電阻率得到有效的降低。當(dāng)標(biāo)本的置換比完全相同的時候，使用AX 進行制作的標(biāo)本，電阻率就會很高，主要是因為AX 在吸水率上相對不高。根據(jù)前面的分析總結(jié)得出，W/C＝0.35 更有利于混凝土的耐久性。

2.4 抗壓強度的整體性分析

天然骨料和再生精細骨料，其混凝土在不一樣的養(yǎng)護階段，抗壓強度呈現(xiàn)出變化的狀態(tài)。沒摻和微細硅粉的的，一些再生骨料，實際抗壓強度要比天然骨料混凝土混凝土有所下降。當(dāng)同時把微細硅粉同高效減水劑摻和到一起，抗壓強度要整體上增高。 也就是說，可以用較為優(yōu)質(zhì)化的再生骨料，配制出目前工程結(jié)構(gòu)當(dāng)中需要的高強度混凝土類型。

2.5 劈裂抗拉強度分析

針對于不同養(yǎng)護期，通過再生骨料和天然骨料混凝土實 際的抗拉強度可以看出，在其中摻加微細硅粉，以及減水劑可全面提高劈裂抗拉的整體強度。關(guān)于再生骨料混凝土，微細硅粉和減水劑，其整體性的作用越來越明顯化，同沒有摻微細硅粉的天然骨料混凝土相比而言，劈裂抗拉度大幅度提高。

2.6 分析再生骨料對混凝土強度的影響

再生骨料對混凝土的影響，在一些方面有所體現(xiàn)。第一，骨料強度方面，根據(jù)高強度混凝土，否則會影響到界面。天然骨料混凝土當(dāng)中，骨料和水泥砂漿，整體彈性模量很大，并且在水化熱的作用下產(chǎn)生溫差，促使骨料和水泥漿界面成最不強的地方。第二，再生骨料當(dāng)中，再生骨料表面，實際包裹的水泥的確漿能夠讓再生骨料和水泥漿間彈性模量變小，促使再生骨料具有親水性，可以迅速達到濕潤效果。再生骨料會有很多微裂，讓新水泥顆粒被吸入，形成接致密界面的結(jié)構(gòu)。

3 結(jié)語

本文通過對大量研究的歸納，以及很多文獻的研究。對混凝土精細再生骨料與天然精細再生骨料對混凝土的性能影響進行了詳細的分析，最終總結(jié)出了利用精細再生骨料所生產(chǎn)的混凝土的價值。精細再生骨料的堆積密度和表密度比天然骨料要低很多，因此精細再生骨料的彈性模量，抗拉強度和抗壓強度隨著精細再生骨料替代率的提高而降低，再加上水和水泥比的增大，因此以上比例會進一步降低。

在混凝土廢料的基礎(chǔ)上，破碎得出的精細再生骨料，置換精細天然骨料為原料，再形成混凝土，設(shè)計制備比例不同的精細再生骨料，其置換成比，水/水泥比率的混凝土標(biāo)本，以此評價混凝土密度的性能，混凝土強度的性能，以及電電游戲的性能。實踐發(fā)現(xiàn)，高強度混凝土的在生產(chǎn)的過程中，精細再生骨料能夠替代精細天然骨料。而其中比較重要的因素是精細再生骨料置換比，對于混凝土的物理，耐久性都有影響。所以，精細再生骨料，置換比越小，說明混凝土的耐用性越強。最后，通過測試可加工性，混凝土伴隨精細再生骨料的置換比增加而慢慢有所下降，但是水灰比不同，精細再生骨料，實際置換比可以滿足混凝土塌落度的需要。總體而言，關(guān)于加工性能，精細再生骨料，精細天然骨料，以及電阻率， 這些都應(yīng)應(yīng)該符合相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，以達到最終要實現(xiàn)的目標(biāo)。