再生骨料水泥混凝土影響因素試驗(yàn)與分析

施茂松

(廣東華路交通科技有限公司，廣州 510420)

0 引言

隨著我國早期修建的基礎(chǔ)設(shè)施陸續(xù)進(jìn)入維修期和擴(kuò)建期，這部分基礎(chǔ)設(shè)施已不滿足當(dāng)前社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，大量的水泥混凝土建筑物需要拆除或加固，產(chǎn)生了數(shù)以億噸的廢舊水泥混凝土。針對這部分廢棄物的處理問題，將其集料化生產(chǎn)，形成再生骨料水泥混凝土(簡稱RACC)，以提高經(jīng)濟(jì)效益，避免資源浪費(fèi)和環(huán)境污染，是解決這一問題的主要方式之一[1-4]。

RACC性能滿足技術(shù)要求是其在工程中應(yīng)用的前提條件。針對這一問題，楊俊[5]研究了再生骨料取代天然骨料且取代率為100%的條件下再生水泥混凝土的力學(xué)性能和工作性能，結(jié)果表明，再生水泥混凝土的強(qiáng)度能滿足輕交通等級面層的要求，和易性和保水性較好，但其坍落度較小。劉炤偉和楊剛[6-7]研究了水灰比、RACC抗壓強(qiáng)度、坍落度三者之間的關(guān)系，結(jié)果表明，水灰比大，坍落度大，抗壓強(qiáng)度大。楊剛[7]研究了RACC抗壓強(qiáng)度、坍落度和外加劑摻量、含泥量的關(guān)系，結(jié)果表明，減水劑添加量和混凝土坍落度及抗壓強(qiáng)度呈正相關(guān)關(guān)系，含泥量與混凝土坍落度及抗壓強(qiáng)度呈反相關(guān)關(guān)系。嚴(yán)天巍[8]研究了表面處理方式對再生集料性能的影響，結(jié)果表明，表面處理可提高再生集料的性能，建議采用聚乙烯醇或有機(jī)硅憎水劑或鹽酸對再生集料的表面進(jìn)行處理，應(yīng)避免采用水泥漿對再生集料的表面進(jìn)行處理。

綜上所述，針對RACC力學(xué)性能的研究較多，但主要集中于RACC的力學(xué)性能和再生集料表面處理方面，對于RACC工作性能的主要影響因素及其改善措施方面仍缺乏相關(guān)的研究成果，實(shí)際工程中RACC的砂率、再生骨料取代率和減水劑添加量仍存在一定的不確定性。本文通過室內(nèi)試驗(yàn)研究砂率、再生骨料取代率和減水劑對RACC工作性能的影響，旨在提出RACC工作性能改善措施即砂率、再生骨料取代率和減水劑的合理控制范圍，為RACC的工程應(yīng)用提供參考經(jīng)驗(yàn)。

1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.1 影響因素

已有的研究成果表明：水泥混凝土的砂率、骨料和減水劑添加量對水泥混凝土的工作性能具有明顯的影響，但由于RACC中加入了再生集料，砂率、骨料和減水劑的添加量和普通水泥混凝土的影響規(guī)律是否一致，在RACC中砂率、骨料和減水劑添加量的合理范圍等尚有待進(jìn)一步研究。因此，本文通過室內(nèi)試驗(yàn)研究砂率、骨料和減水劑的添加量對RACC工作性能的影響規(guī)律，提出RACC砂率、再生骨料取代率和減水劑添加量的合理控制范圍。

1.2 試驗(yàn)方案

砂率、骨料和減水劑的添加量為RACC工作性能的主要影響因素，為考察上述三個(gè)因素對RACC坍落度、棍度、粘聚性和保水性等工作性能評價(jià)指標(biāo)的影響，并在此基礎(chǔ)上提出相應(yīng)的改善措施，本文設(shè)計(jì)了如表1所示的試驗(yàn)方案。

表1 RACC工作性能影響因素及改善措施試驗(yàn)方案

根據(jù)表1所示的試驗(yàn)方案和表2所示的基準(zhǔn)配合比，試驗(yàn)過程中保證水灰比不變，僅調(diào)整砂、骨料和減水劑的比例。考慮砂和骨料的比例變化范圍為34%～40%，再生骨料替代石子的比例為50%，砂和骨料的比例按照2%變化依次減少；考慮再生骨料替代石子的比例變化范圍為0%～100%，固定砂子與石子比例為38%，按照20%或30%的比例調(diào)整再生骨料替代石子的質(zhì)量；考慮減水劑添加量的比例控制變化范圍為0.10%～0.35%，此時(shí)，再生骨料替代石子的比例為50%，固定砂子與石子比例為38%，通過0.05%～0.10%比例調(diào)整減水劑的添加量。按照T0522試驗(yàn)方法進(jìn)行試驗(yàn)。

表2 RACC基準(zhǔn)配合比

2 試驗(yàn)結(jié)果

2.1 砂率

按照表1所示的方案進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表3和圖1所示。

表3 砂率對RACC工作性能的影響

圖1 砂率對RACC坍落度影響的試驗(yàn)結(jié)果

從表3和圖1可知：RACC坍落度隨著砂率的增加而逐漸減小，保水性和粘結(jié)度反而逐漸變差，粘聚性變化不大。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，當(dāng)砂率為38%時(shí)，RACC工作性能可達(dá)到理想的效果。對這種現(xiàn)象進(jìn)行分析，認(rèn)為主要是如砂率大、砂子多、骨料總表面積大，在相同的水灰比下，RACC會(huì)出現(xiàn)干稠的現(xiàn)象，流動(dòng)性降低。如砂率太小，RACC中石多砂少，石與石之間的摩擦力大，沒有足夠的砂提供潤滑，RACC石與石、石與砂之間的粘聚力不足，容易造成石與砂之間產(chǎn)生離析。因此，RACC砂率處于合理水平，砂子能夠提供足夠的潤滑作用，同時(shí)也需要保證RACC中骨料的總表面積合理，有足夠的水泥漿包裹住骨料。試驗(yàn)結(jié)果表明，37%～39%的砂率是較為合理的。

2.2 再生骨料的取代率

按照表1所示的方案進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表4和圖2所示。

表4 再生骨料替代天然石子RACC工作性能試驗(yàn)結(jié)果

圖2 再生骨料取代天然碎石RACC坍落度試驗(yàn)結(jié)果

由表4和圖2可知，再生骨料替代石子的量對RACC工作性能可產(chǎn)生明顯的影響。具體表現(xiàn)為：保證其他因素不變，再生骨料替代石子的量越多，RACC坍落度越小，再生骨料替代石子的量≤30%時(shí)，RACC會(huì)出現(xiàn)水析出，且再生骨料與石子之間、再生骨料之間沒有較好的粘結(jié)力；再生骨料替代石子的量≥80%時(shí)，RACC沒有泌水問題，且石子與再生骨料之間、再生骨料之間粘結(jié)力較好，但RACC此時(shí)坍落度較小。對這種現(xiàn)象進(jìn)行分析：由于再生骨料空隙率和吸水率大的原因影響了RACC和易性，隨著再生骨料取代率增大，而不改變水灰比，骨料表面將大量的水吸收，從而造成了骨料之間的潤滑作用缺失，引起了RACC坍落度減小，但粘聚性和保水性卻有所改善。

2.3 減水劑

按照表1所示的方案進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表5和圖3所示。

表5 不同減水劑添加量下RACC坍落度試驗(yàn)結(jié)果

圖3 不同減水劑添加量下RACC坍落度試驗(yàn)結(jié)果

由圖3可知，RACC中逐漸增加減水劑添加量，坍落度明顯增加，粘聚性和流動(dòng)性明顯改善，但RACC中減水劑添加量>0.3%，RACC的保水性不良。RACC中減水劑添加量<0.2%時(shí)，RACC坍落度較低。RACC中減水劑添加量為0.2%～0.3%時(shí)，RACC具有較好的坍落度，且粘聚性和保水性均較好。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果可知，減水劑添加量為0.2%～0.3%是較為合適的。減水劑添加量在0.2%以下時(shí)，因部分水泥未能完全被減水劑吸附，水泥顆粒間的摩擦作用較大，流動(dòng)性不足；減水劑添加量>0.3%以上時(shí)，水泥流動(dòng)性被充分改善，但由于減水劑添加量過大，保水性不易滿足技術(shù)要求。

3 影響因素及改善措施

3.1 影響因素

根據(jù)本文試驗(yàn)結(jié)果，分析砂率、再生骨料取代率和減水劑添加量對RACC工作性能的影響，并找出其影響規(guī)律(表6)。

表6 RACC工作性能影響因素

3.2 改善措施

根據(jù)表6所示RACC工作性能的影響分析，結(jié)合本文試驗(yàn)結(jié)果，提出針對性的RACC工作性能改善措施(表7)。

表7 RACC工作性能影響因素及改善措施

4 結(jié)論

本文通過室內(nèi)坍落度試驗(yàn)，確定了砂率、再生骨料取代率和減水劑添加量對RACC工作性能的影響，得到以下主要結(jié)論：

(1)隨著RACC中砂率的增加，RACC坍落度逐漸減小，棍度、粘聚性和保水性逐漸改善，建議砂率控制為37%～39%。

(2)隨著RACC中再生骨料取代率的增加，RACC坍落度逐漸減小，棍度、粘聚性和保水性逐漸改善，建議再生骨料取代率控制為30%～80%。

(3)隨著RACC中減水劑添加量的減小，RACC坍落度逐漸減小，棍度、粘聚性和保水性逐漸改善，建議減水劑添加量控制為0.2%～0.3%。