聚合物再生粗集料水泥混凝土抗彎拉性能研究

杜 銘

（重慶兩江交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究有限公司，重慶 401147）

道路的改建、房屋的拆遷等都會(huì)產(chǎn)生大量的廢舊混凝土，如果將廢舊水泥混凝土再利用形成再生混凝土，不僅可以節(jié)約成本，還可以變廢為寶，更重要的是可以減少環(huán)境污染，降低了處理廢棄混凝土所耗用的人力財(cái)力。廢舊水泥混凝土在破碎、再加工過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生許多微裂紋，由于硬化的水泥砂漿附著在骨料表面，導(dǎo)致再生粗骨料的強(qiáng)度較低，孔隙率高，吸水率高。目前的物理強(qiáng)化法雖然可以使其性能提高，但由于研磨和加熱過(guò)程需要專用的設(shè)備，成本較高，相應(yīng)操作也相對(duì)比較復(fù)雜。使用聚合物乳液浸泡再生粗骨料，填充再生水泥混凝土粗骨料的微裂紋，或者在骨料內(nèi)部的氣孔表面形成憎水性薄膜，從而降低骨料孔隙率及吸水率，強(qiáng)化再生集料，方法簡(jiǎn)單，操作方便，對(duì)再生混凝土的利用有著重要意義。

1 聚合物乳液方案

前期試驗(yàn)表明，濃度30%的KH570 硅烷和30%的硅酸鈉形成的混合乳液對(duì)于再生集料的強(qiáng)化效果較好，再生集料的壓碎值和吸水率均有顯著降低。于是優(yōu)選這兩種聚合物乳液作為廢舊水泥混凝土再生粗集料的處理液，來(lái)分析其對(duì)再生粗集料水泥混凝土的抗彎拉強(qiáng)度值的影響。

2 聚合物再生粗集料水泥混凝土抗彎拉性能

2.1 聚合物再生粗集料水泥混凝土配合比

舊混凝土選用強(qiáng)度為C40 的水泥混凝土，經(jīng)破碎篩分為粒徑4.75～19.00mm 大小的粒料。水泥采用強(qiáng)度等級(jí)為42.50MPa 的普通硅酸鹽水泥。為了研究濃度30%的聚二甲基硅氧烷乳液（用符號(hào)P 代替）和濃度30%的硅酸鈉混合濃度30%的KH570 硅烷乳液（用符號(hào)SK 代替）處理過(guò)的再生骨料形成的水泥混凝土的抗彎拉強(qiáng)度值，本次試驗(yàn)配制了再生粗集料取代率為40%的再生水泥混凝土組別（R、P、SK），每組分別設(shè)0.45、0.47、0.49 及0.51 四個(gè)水灰比。并與未經(jīng)處理的再生水泥混凝土（用符號(hào)R 代替）進(jìn)行對(duì)比分析。再生粗集料混凝土配合比見(jiàn)表1。

2.2 再生粗集料水泥混凝土抗彎拉強(qiáng)度值

按照表1 的配合比配制試件，達(dá)到相應(yīng)齡期時(shí)測(cè)定試件的抗彎拉強(qiáng)度值，結(jié)果見(jiàn)表2（試驗(yàn)結(jié)果取平均值）。

表1 再生水泥混凝土配合比

由表2 的試驗(yàn)結(jié)果可知，在四個(gè)不同水灰比情況下，隨著齡期的增加，由30%濃度的聚二甲基硅氧烷乳液強(qiáng)化過(guò)的再生粗骨料形成的水泥混凝土，其抗彎拉強(qiáng)度值均高于未經(jīng)處理的再生粗集料形成的水泥混凝土，特別是在28 天時(shí)，各水灰比的抗彎拉強(qiáng)度值均增加明顯。然而，用30%濃度的KH-570 硅烷和30%濃度的硅酸鈉形成的混合乳液強(qiáng)化處理過(guò)的再生粗骨料形成的水泥混凝土，其抗彎拉強(qiáng)度值卻低于未經(jīng)處理的再生粗集料形成的再生水泥混凝土。

表2 再生水泥混凝土抗彎拉強(qiáng)度值

由圖1 可知，在齡期為28 天時(shí)，由于硅酸鈉和KH570 硅烷混合乳液的作用，降低了再生粗骨料表面的粗糙度，也降低了再生水泥混凝土粗骨料與水泥漿之間界面過(guò)渡區(qū)的強(qiáng)度，從而使得水泥漿與石料之間的咬合力下降，故其抗彎拉強(qiáng)度值均比未經(jīng)乳液處理的再生混凝土低。當(dāng)水泥混凝土試件受到彎拉荷載作用時(shí)，便容易發(fā)生斷裂。經(jīng)過(guò)聚二甲基硅氧烷乳液處理過(guò)的再生粗骨料形成的水泥混凝土，由于凝固的聚合物乳液與水泥水化產(chǎn)物相互作用，生成物填充了再生粗骨料在加工過(guò)程中形成的內(nèi)部細(xì)微裂紋，以及整個(gè)再生混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)；且其生成物在一定程度上也起到了粘合再生粗骨料與細(xì)骨料的作用。因此，抗彎拉強(qiáng)度值大于未經(jīng)乳液處理的再生混凝土。

圖1 28 天抗彎拉強(qiáng)度（單位：MPa）

由圖2 可以看出，水灰比取值為0.47 時(shí)，經(jīng)兩種聚合物乳液處理后的再生粗集料形成的水泥混凝土，在齡期為7 天時(shí)，抗彎拉強(qiáng)度值與未經(jīng)處理的再生混凝土相差不大，應(yīng)該是由于初期水泥水化反應(yīng)并不充分，粗、細(xì)骨料之間的結(jié)合力比較弱，該階段聚合物乳液發(fā)揮的作用較小。當(dāng)?shù)搅她g期為28 天時(shí)，30%的聚二甲基硅氧烷乳液組和濃度30%的硅酸鈉混合濃度30%的KH570 硅烷乳液組雖然有差異，但兩組別相應(yīng)的再生水泥混凝土的抗彎拉強(qiáng)度值均大于5.50MPa。硅酸鈉與KH570 硅烷混合乳液組的抗彎拉強(qiáng)度值最低，為5.7MPa；聚二甲基硅氧烷乳液組的抗彎拉強(qiáng)度值相對(duì)較高，為5.90MPa。當(dāng)齡期達(dá)到60 天時(shí)，抗彎拉強(qiáng)度值體現(xiàn)出的規(guī)律不變。實(shí)驗(yàn)說(shuō)明：聚二甲基硅氧烷乳液可以提高再生混凝土的抗彎拉強(qiáng)度值，而KH570 硅烷和硅酸鈉的混合乳液反而降低了再生混凝土的抗彎拉強(qiáng)度值。

圖2 水灰比0.47 時(shí)聚合物乳液對(duì)再生混凝土抗彎拉性能的影響

3 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)比分析用兩種聚合物乳液處理過(guò)的舊混凝土粗集料形成的再生水泥混凝土抗彎拉強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果，得出如下結(jié)論：

（1）用濃度30%的聚二甲基硅氧烷乳液處理過(guò)的再生粗集料形成的混凝土，與未經(jīng)處理的再生混凝土相比，在早期，其抗彎拉強(qiáng)度值變化不明顯；在中后期，相比于未經(jīng)處理的再生水泥混凝土，濃度30%的聚二甲基硅氧烷乳液處理過(guò)的再生水泥混凝土抗彎拉強(qiáng)度值均有明顯的提升。

（2）30%濃度的硅酸鈉+30%濃度的KH570 硅烷混合乳液處理的再生粗骨料水泥混凝土，和未經(jīng)處理的再生混凝土相比較，在早期，抗彎拉強(qiáng)度值沒(méi)有變化；在中期和后期，抗彎拉強(qiáng)度值反而低于不經(jīng)處理的再生混凝土。

（3）在四個(gè)不同水灰比情況下，用聚二甲基硅氧烷乳液處理過(guò)的再生混凝土，抗彎拉強(qiáng)度值均比未經(jīng)處理的再生混凝土高；而KH570 硅烷和濃度30%的硅酸鈉混合形成的乳液處理的再生混凝土抗彎拉強(qiáng)度均低于未經(jīng)處理的再生混凝土。聚二甲基硅氧烷乳液對(duì)于提高再生水泥混凝土的抗彎拉強(qiáng)度值是有利的，而硅酸鈉和KH570硅烷混合形成的乳液反而會(huì)降低再生混凝土的抗彎拉強(qiáng)度值。