以建筑廢棄物為骨料的再生混凝土的配合比的研究

耿龍 陶成云 張桂林 孫晶 何金金

摘 要：本文主要以廢棄混凝土作為再生骨料，并利用這些再生骨料設計再生混凝凝土的配合比，生產(chǎn)了不同取代率的再生混凝土。本文主要研究了再生骨料的取代率和再生混凝土的凝期對再生混凝土抗壓強度的影響。在再生混凝土的抗凍性方面，本文主要研究了再生骨料的取代率對其產(chǎn)生的影響。

關(guān)鍵詞：再生骨料；再生混凝土；配合比

引言

隨著城市建筑的更新、改造和建設，大量舊建筑被拆除，產(chǎn)生的建筑垃圾數(shù)量已占到城市垃圾總量的30%～40%。因此建筑廢料的再利用使得資源再生利用，能從根本上解決廢舊物料的處理問題，本課題研究以廢舊混凝土為骨料的再生混凝土配合比，能更好的指導廢舊混凝土的再利用。

1.原材料的性質(zhì)和參數(shù)

（1）水泥

實驗中選用的是本次使用的哈爾濱市龍鼎水泥廠的P42.5普通硅酸鹽水泥，相對密度為3.10g/cm3，比表面積為325m2/kg，水泥的化學成分和物理性能見圖表2-1和圖表2-2.

（2）普通石英砂

本文試驗所采用的為中砂。砂石的平均粒徑為0.25-0.5mm，細度模數(shù)為2.6。

（3）粉煤灰

煤燃燒后的煙氣中收捕下來的細灰稱之為粉煤灰，其化學成分如下圖表2-3：

（4）水

本實驗采用哈爾濱學院飲用水（符合使用標準）。

（5）天然骨料

本試驗所用的天然骨料是采用5—25mm連續(xù)級配的碎石骨料，顆粒級配良好，壓碎值標為2.6%，針片狀含量無，含泥量0.05%，低堿活性。

（6）再生骨料

再生骨料由哈爾濱學院實驗室提供，由80年代建筑廢棄物破碎后制得。主要物相為碎石，最大粒徑為35mm，以15-25mm粒徑的居多。

（7）聚羧酸高效減水劑（粉體）

減水劑是一種能減少拌合用水量的混凝土外加劑。加入減水劑后能夠改善再生混凝土拌合物的流動性。試驗選用黑龍江省寒地建筑科學研究院提供的聚羧酸系高性能減水劑（粉體），其參數(shù)如圖表2-4：

2. 再生混凝土配合比設計

選用本地原材料，依據(jù)半經(jīng)驗半理論的試配方法，各材料的配合比如圖表2-5，減水劑的單位為g，其他均為kg：

3.1 再生混凝土的立方體抗壓強度

混凝土的抗壓性能是混凝土最重要的力學性能，混凝土受壓破壞的本質(zhì)是混凝土在受到縱向壓力荷載作用下引發(fā)了橫向拉伸變形，當橫向拉伸變形達到混凝土的極限拉應變時，混凝土發(fā)生破壞，這個準則同樣適用于再生混凝土。

依據(jù)規(guī)范要求，各組試件抗壓強度均為峰值荷載除以試件截面面積，每組試件抗壓強度取三個試件強度平均值。本試驗分別測量試件的3d，7d，28d強度。具體試驗結(jié)果如圖表3-1所示：

3.2 再生骨料的取代率對再生混凝土強度的影響

由圖表3-1可知：本試驗所有立方體抗壓強度值在20Mpa至55Mpa之間，以下為具體分析再生骨料的取代率和再生混凝土的凝期對再生混凝土強度的影響。

根據(jù)圖表3-1試驗數(shù)據(jù)可繪出圖3-1折線圖。由折線圖可知再生混凝土的3d立方體抗壓強度在再生骨料取代率為50%時最低，為22.6Mpa，7d立方體抗壓強度在再生骨料取代率為60%時最低，為29.9Mpa，28d立方體抗壓強度在再生骨料取代率為70%時最低，為43.9Mpa。天然骨料組混凝土強度隨著再生骨料取代率的提高，再生混凝土的抗壓強度除個別組強度比天然骨料實驗組強度大外，其余均小于天然骨料組的強度。綜合比較，用不同取代率的再生骨料配制的再生混凝土隨著再生骨料取代率的提高強度不僅出現(xiàn)了減小的情況，還出現(xiàn)了不減反增的情況，這與以往的研究結(jié)果“隨著再生骨料取代率的提高，再生混凝土的強度越來越低”的結(jié)果不同。本人認為這是由于再生骨料混合物分散不均勻，再生骨料本身強度比再生混凝土強度還大的原因。

3.3再生混凝土的凝期對再生混凝土強度的影響

由表3-1試驗數(shù)據(jù)可知隨著再生混凝土養(yǎng)護凝期的提高，再生混凝土的強度也越來越大。提高率都在50%以上，其中當再生骨料的取代率為50%時，再生混凝土的強度從3d的22.6Mpa提高到了28d的45.6Mpa，提高率達到了101.8%。

4.1再生混凝土的抗凍性能試驗研究

混凝土的抗凍性用抗凍等級（F）表示，這同樣適用于再生混凝土。試件能夠承受的凍融循環(huán)次數(shù)就表示該試件的抗凍等級。由于東北地區(qū)寒凍時間長，且冬天溫度很低，研究再生混凝土的抗凍能力顯得尤為重要。本試驗主要研究再生骨料的取代率對再生混凝土抗凍性的影響，并看其在多少次凍融循環(huán)后失去抗凍能力。

根據(jù)混凝土抗凍融試驗標準方法，進行再生混凝土抗凍融試驗，以下為各組取平均值后的試驗結(jié)果，序號0、1、3、5、7分別代表再生骨料的取代率為0%、10%、30%、50%、70%的100×100×400mm長方體再生混凝土試件。具體結(jié)果如表4-1所示：

下圖2、3、4為采用50%再生骨料取代率的試件凍融前、凍融25次后，凍融50次后的樣貌。

由圖表4-1當再生骨料的取代率為50%和70%時，試件經(jīng)過50次凍融后損壞。由此可知，隨著再生骨料取代率的提高，再生混凝土的抗凍性越來越差，質(zhì)量損失率也越來越大。

結(jié)語：

（1）總體上，隨著再生骨料取代率的提高，再生混凝土的抗壓強度越來越低。但是試驗結(jié)果也有出現(xiàn)隨著再生骨料取代率的提高，再生混凝土的強度越來越大的情況，這是由于再生骨料混合物分散不均勻，再生骨料本身強度比再生混凝土強度還大的原因。

（2）隨著再生混凝土養(yǎng)護凝期的增長，再生混凝土的抗壓強度越來越大，其中當再生骨料的取代率為50%時，再生混凝土強度的提高率最大，達到了101.8%。

（3）再生骨料的取代率對再生混凝土的抗凍性有重要影響，隨著再生骨料取代率的提高，再生混凝土的抗凍性越來越差，質(zhì)量損失率越來越大。當取代率為50%以上時，再生混凝土試件經(jīng)過50次凍融后損壞。

（4）隨著再生混凝土強度越來越低，再生混凝土試件的抗凍性越來越差，質(zhì)量損失率也越來越大。

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科研項目：黑龍江省大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目“以建筑廢棄物為骨料的再生混凝土的配合比的研究”項目編號：201610234021。

作者簡介：

耿龍（1995-）男，漢，四川.