再生細骨料混凝土碳化性能的試驗研究

  混凝土是最大宗的人造材料，也是當今世界上最主要的建筑結(jié)構(gòu)工程材料。曠日持久的工程建設(shè)對人類資源的索取和浪費是巨大的。利用廢棄混凝土制備再生骨料，不僅可以減少建筑業(yè)對自然資源的消耗，還可以減輕廢棄混凝土造成的日益惡化的生態(tài)環(huán)境等問題，有利于人類社會的可持續(xù)發(fā)展。有關(guān)試驗已經(jīng)研究了利用廢棄混凝土制備再生混凝土的工作性、強度等性能已經(jīng)接近天然骨料混凝土，但與天然骨料混凝土相比，再生混凝土的耐久性能不高。而混凝土在空氣中的碳化是其最常見的一種腐蝕方式，碳化會降低混凝土的堿度，破壞鋼筋表面的鈍化膜，使混凝土失去對鋼筋的保護作用，造成鋼筋的腐蝕。同時，碳化還加劇了混凝土的收縮，這些都可能導(dǎo)致混凝土裂縫和結(jié)構(gòu)破壞。隨著大氣中CO2濃度不斷提高，工廠中的廢液使河川與地下水中的CO₂濃度逐漸增加，混凝土的碳化也越來越嚴重^[1]。本方案對再生細骨料進行顆粒整形，有效改善細骨料的粒形，配制再生混凝土，研究了再生混凝土的碳化性能，以期為再生混凝土的推廣應(yīng)用起一定的借鑒作用。

  1 試驗材料

  水泥:山水水泥廠生產(chǎn)的P?O4215普通硅酸鹽水泥。

  粉煤灰:青島四方電廠生產(chǎn)的Ⅱ級粉煤灰。

  粗骨料:5～31.5mm連續(xù)級配天然粗骨料，符合《普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗方法標準》要求的天然碎石^[2]。

  細骨料:包括天然細骨料、簡單破碎再生細骨料和顆粒整形再生細骨料。天然細骨料為符合《普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗方法標準》細度模數(shù)為2.8的中砂；簡單再生細骨料是將廢棄混凝土破碎、篩分后得到的再生細骨料；顆粒整形再生細骨料是將廢棄混凝土破碎、顆粒整形、篩分后得到的再生細骨料。

  減水劑:上海麥斯特高效聚羧酸減水劑，摻量為112%，減水率為32%。水:自來水。

  2 試驗方案

  本試驗采用砂率為35%，減水劑摻量為膠凝材料用量的112%，通過調(diào)整用水量控制坍落度在160～200mm。研究了以下3個因素對再生細骨料混凝土碳化性能的影響:

  1)再生細骨料種類(簡單破碎再生細骨料和顆粒整形再生細骨料)。

  2)再生細骨料取代率(0、40%、70%和100%)。

  3)水泥用量(300、400、500kg/m3)。

  碳化試驗按照《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法》^[3]進行，在碳化箱中調(diào)整CO2的濃度在17%～23%的范圍內(nèi)，濕度在65%～75%范圍內(nèi)，溫度控制在15～25℃范圍內(nèi)。

  3 試驗結(jié)果及分析

  試驗所用配合比及其相關(guān)結(jié)果見表

  1.3.1再生細骨料種類對混凝土碳化性能的影響

  由圖1—圖3均可看出，簡單破碎再生細骨料混凝土的碳化深度最大;顆粒整形再生細骨料混凝土的碳化深度與天然細骨料混凝土相比略高甚至接近;簡單破碎再生細骨料顆粒棱角多，表面粗糙，附著水泥漿，吸水率大，不利于混凝土的密實。顆粒整形再生細骨料在整形過程中改善了粒形，有效去除了較為突出的棱角和黏附在表面的硬化水泥砂漿，粒形更為優(yōu)化，級配更為合理，用水量有較大程度的降低，從而使混凝土的密實度提高，碳化深度降低，抵抗碳化性能提高^[4]。

  3.2 再生細骨料取代率對混凝土碳化性能的影響

  不同的取代率對再生混凝土的碳化性能有重要影響，由圖1—圖3可知，2種再生細骨料混凝土的碳化深度都隨著再生細骨料取代率的增加而增大，抗碳化性能隨之降低，這是由于再生細骨料顆粒在破碎過程中有所損壞，表面存在裂紋，致使混凝土密實度降低，碳化深度加大，抗碳化性能降低。

  3.3 水泥用量對混凝土碳化性能的影響

圖1—圖3分別為不同膠凝材料用量的簡單破碎再生細骨料和顆粒整形細骨料混凝土的碳化性能。由圖可見，隨著水泥用量的增加，再生細骨料混凝土的抵抗碳化性能增強。水泥用量增多，一方面可以改變混凝土的和易性，提高混凝土的密實性;另一方面還可以增加混凝土的堿性儲備，不易使混凝土中性化，因此水泥用量越大，其碳化速度越慢^[5]。

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  圖1 不同水泥用量對再生骨料混凝土的碳化性能影響 

  4 結(jié)論

  1)簡單破碎再生細骨料混凝土的抗碳化性能最弱,顆粒整形再生細骨料混凝土的抗碳化性能與天然 骨料混凝土的相當并稍有提高。

  2)簡單破碎再生細骨料和顆粒整形再生細骨料混凝土的碳化深度都是隨著再生細骨料取代率的增加而增大。

  3)隨著水泥用量的增加,再生細骨料混凝土的抗碳化性能增強。

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