再生骨料混凝土基本性能分析與研究

　　摘要：研究了再生骨料的基本特性以及攪拌方式、水灰比和砂率對再生混凝土抗壓強(qiáng)度的影響。結(jié)果表明，再生骨料的壓碎指標(biāo)和表觀密度低、吸水率高；當(dāng)水灰比大于0.38時(shí)，再生混凝土強(qiáng)度隨水灰比的增大而降低，而小于0.38時(shí)，強(qiáng)度則不會(huì)有明顯的變化；當(dāng)砂率為0.4時(shí)，再生混凝土的抗壓強(qiáng)度最高；通過改善攪拌制度能夠提高再生混凝土的抗壓強(qiáng)度。

 

　　關(guān)鍵詞：再生骨料；再生混凝土；水灰比

 

　　0前言

 

　　近年來隨著城市建設(shè)的發(fā)展，住房建設(shè)的加快，新建工程施工和舊建筑物維修、拆除過程中產(chǎn)生大量的廢棄混凝土，同時(shí)預(yù)計(jì)今后混凝土碎塊的產(chǎn)量將更多，如何處理這些廢棄混凝土，就成為一個(gè)迫切的要求。

 

　　再生混凝土技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)廢棄混凝土的有效回收利用，對于保護(hù)環(huán)境、節(jié)約資源、發(fā)展生態(tài)建筑具有重要意義，通常被認(rèn)為是發(fā)展綠色生態(tài)混凝土的主要措施之一。近年來國內(nèi)的一些研究人員進(jìn)行了一系列的研究并取得了較大成果

 

　　與天然集料相比，再生集料不僅棱角多，且表面往往包裹著一層（或部分）砂漿（或水泥漿），這樣，再生混凝土內(nèi)部集料一漿體結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，界面數(shù)量更多。若按天然混凝土的水灰比來配制再生混凝土其基本力學(xué)性能會(huì)受到影響。本文主要結(jié)合再生骨料的基本特征，主要探討了再生混凝土的攪拌方式、水灰比及砂率對其力學(xué)性能的影響。

 

　　1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

 

　　1.1試驗(yàn)材料

 

　　水泥為江南小野田水泥廠生產(chǎn)的52.5級普通硅酸鹽水泥。細(xì)骨料為普通河砂，級配良好，細(xì)度模數(shù)為2.5,屬中砂。水為自來水。再生骨料為再生骨料系都市廢棄物綜合利用開發(fā)公司提供，主要物理性能、顆粒級配如表1、表2所示。

 

 

　　由表1、表2可見，再生骨料與天然粗骨料的物理性能有很大差異，主要表現(xiàn)在堆積、表觀密度低、壓碎值大、吸水率高，表明再生骨料孔隙率高，強(qiáng)度低，這主要是由于其表面附著大量水泥漿體和砂漿的緣故。再生骨料的級配與粗骨料推薦的級配范圍相差不是很大，能夠滿足再生混凝土的配制要求。

 

　　1.2試驗(yàn)配合比設(shè)計(jì)

 

　　1.2.1水灰比（W/C）分別設(shè)為：0.30、0.34、0.38、0.42、0.46、0.50

 

　　1.2.2砂率（S_p）設(shè)3個(gè)水平：0.35、0.40、0.45

 

　　1.2.3單位用水量（W）分為兩部分：W₁為不考慮再生骨料（RCA）吸水率時(shí)的單位用水量，這里取165kg/m³;W₂為附加水，按照再生骨料10分鐘吸水量添加（試驗(yàn)測得試塊10分鐘吸水量為2.8%），試驗(yàn)中兩部分水一起加入。

 

表3  計(jì)算配合比

 

 

　　1.3試驗(yàn)方法

 

　　普通混凝土與再生混凝土均按表3設(shè)計(jì)水灰比、砂率配合比配制150mm×150mm×150mm的立方體試件。試件成型用表4中規(guī)定的機(jī)械攪拌、振動(dòng)臺振實(shí)，試件脫模后送養(yǎng)護(hù)室標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28d后測試其抗壓強(qiáng)度。試驗(yàn)方法按國家標(biāo)準(zhǔn)《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法》（GBJ81-85）規(guī)定進(jìn)行。

 

 

　　2試驗(yàn)結(jié)果與討論

 

　　2.1水灰比對再生混凝土抗壓強(qiáng)度的影響

 

　　水灰比是影響混凝土抗壓強(qiáng)度的最主要因素之一。對于再生混凝土，水灰比對抗壓強(qiáng)度的影響與普通混凝土不同。圖1為不同水灰比對再生混凝土的抗壓強(qiáng)度的影響。

 

 

　　從圖1中可以看出，當(dāng)水灰比為0.38時(shí)，抗壓強(qiáng)度與0.28時(shí)相當(dāng)，而后（>0.38）則有規(guī)律的下降，說明對于再生骨料，當(dāng)水灰比過小時(shí)（<0.38），強(qiáng)度變化不是很大，3d強(qiáng)度變化規(guī)律與28d相似。

 

　　對于混凝土抗壓強(qiáng)度，主要取決于水泥石的強(qiáng)度及其與骨料間的粘結(jié)力，而水泥石的強(qiáng)度及其與骨料間的粘結(jié)力，又取決于水泥強(qiáng)度等級和水灰比的大小。當(dāng)水灰比較大時(shí)，這個(gè)規(guī)律也適用于再生混凝上；當(dāng)水灰比較低時(shí)，由于再生骨料自身強(qiáng)度較低，當(dāng)再生骨料強(qiáng)度小于水泥石強(qiáng)度時(shí)，試塊的破壞主要是由于骨料自身的破壞，試塊的強(qiáng)度將不會(huì)隨著水灰比的降低而提高。所以，對于再生混凝土存在一個(gè)這樣的臨界水灰比的取值，當(dāng)水灰比大于這個(gè)臨界水灰比時(shí)，強(qiáng)度降低，而小于臨界水灰比時(shí)，強(qiáng)度則不會(huì)有明顯的變化。

 

　　2.2砂率對再生混凝土抗壓強(qiáng)度的影響

 

　　砂率對再生混凝土強(qiáng)度的影響如圖2所示。

 

 

　　從圖2中可以看出，在相同的水灰比條件下，砂率為0.3 5、0.4時(shí)，早期抗壓強(qiáng)度最大，達(dá)到29.7MPa,砂率為O.45時(shí)，抗壓強(qiáng)度最小，為28.6MPa;而對于試樣28d強(qiáng)度來說，當(dāng)砂率為0.4時(shí)，試塊的抗壓強(qiáng)度達(dá)到了42.5MPa,與砂率為0.35和O.45的試塊相比，分別提高了5MPa和8MPa,提升效果明顯。

 

　　對再生混凝土的抗壓強(qiáng)度存在一個(gè)合理的砂率，同時(shí)合適的砂率對混凝土和易性也有利，在選擇砂率時(shí)要考慮這兩方面因素。對于本試驗(yàn)所用砂、石，配制中、低強(qiáng)度的混凝上合理砂率在40%左右。

 

　　2.3攪拌方式對再生混凝土抗壓強(qiáng)度的影響

 

　　相同配合比采用不同的攪拌方式對抗壓強(qiáng)度的影響如圖3所示。

 

 

　　由圖3可以看出，攪拌制度2相對于攪拌制度1來說有一定的提高，3d、28d的抗壓強(qiáng)度分別提高了2MPa、4.3MPa.由于再生骨料比天然骨料的空隙多、吸水率大，表面粗糙，棱角眾多，通過攪拌制度2先用一層水灰比較小的水泥漿體包裹再生骨料，填充再生骨料表面裂紋和縫隙，減少界面層水膜的厚度，最終達(dá)到改善新舊界面的粘結(jié)強(qiáng)度，從而提高了試塊的抗壓強(qiáng)度。因此，再不改變配合比的前提下，通過改變再生混凝土的攪拌方式，優(yōu)化成型工藝提高再生混凝土的強(qiáng)度是可行的。

 

　　3 結(jié)論

 

　　（1）再生骨料的壓碎指標(biāo)和表觀密度低于自然骨料，吸水率高于自然骨料。

 

　?。?）再生混凝土的配合比中除了單位用水量，還應(yīng)加入附和水（再生骨料10分鐘的吸水量）。

 

　　（3）再生混凝土存在一個(gè)的臨界水灰比的取值，當(dāng)水灰比大于這個(gè)臨界水灰比時(shí)，強(qiáng)度降低，而小于臨界水灰比時(shí)，強(qiáng)度則不會(huì)有明顯的變化。

 

　　（4）再生混凝土的抗壓強(qiáng)度存在一個(gè)合理的砂率，本試驗(yàn)所用砂、石，最佳砂率為0.40.（5）再不改變配合比的前提下，通過改變再生混凝土的攪拌方式，優(yōu)化成型工藝提高再生混凝土的強(qiáng)度是可行的。