再生粗骨料混凝土的配制與性能研究

賈 換 劉俊茹 唐立鷹 王一博 王向陽(yáng)

（西安思源學(xué)院， 陜西 西安 710038）

0 引言

目前發(fā)達(dá)國(guó)家的廢棄混凝土再生利用率高達(dá)為90%，而我國(guó)廢棄物資源綜合利用率不足5%，因此再生骨料混凝土技術(shù)研究與應(yīng)用迫在眉睫。建筑廢料粗骨料組成主要來源于鋼筋混凝土、碎石、塊狀混凝土、巖石、磚等拆除廢料，極少部分源于施工廢料中。再生骨料推廣的難點(diǎn)在于再生骨料的孔隙率、吸水率、壓碎指標(biāo)、含泥量、針片狀含量與天然骨料相比仍然有很多缺陷，如表1 所示。

表1 再生粗骨料與天然粗骨料基本性質(zhì)對(duì)比

1 力學(xué)性能

朱亞光，張曉彤等以普通硅酸鹽52.5 水泥，河砂，粗骨料為再生骨料，礦物摻合料（II 級(jí)粉煤灰、硅粉、超細(xì)礦粉）為原料進(jìn)行試驗(yàn)。研究表明：膠凝材料總量240kg，礦粉摻量84%，超細(xì)粉煤灰摻量16%時(shí)，天然粗骨料混凝土3 天、28天、56 天的立方體抗壓強(qiáng)度最高，復(fù)摻礦粉與硅灰的抗壓強(qiáng)度次之，單摻粉煤灰抗壓強(qiáng)度最差；采用礦粉與超細(xì)粉煤灰復(fù)摻時(shí)，再生粗骨料和天然粗骨料混凝土該強(qiáng)度相差不大；28 天劈裂抗拉強(qiáng)度（超細(xì)粉煤灰16%）最優(yōu)。超細(xì)粉煤灰摻量16%時(shí)，再生骨料混凝土28 天的抗折強(qiáng)度略低于天然骨料的混凝土略低0.25MPa，因而復(fù)配礦物摻合料制備的混凝土工作性能和力學(xué)性能較礦物摻合料單摻好刁子坤等研究了磨細(xì)鋼渣取代率越高，再生粗骨料自密實(shí)混凝土28d 抗壓強(qiáng)度越差；采用10%鋼渣和15%粉煤灰取代水泥顯著促進(jìn)后期抗壓強(qiáng)度增長(zhǎng)，具有一定的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。

鄭小青等研究采用P.O42.5 水泥，粉煤灰、S95 礦粉，河砂，為原表明：分別單摻30%粉煤灰不利于混凝土28 天抗壓強(qiáng)度；反之，單摻礦粉，再生骨料混凝土28 天強(qiáng)度有所增加。

梁強(qiáng)強(qiáng)，鄭揮欣對(duì)再生粗骨料混凝土進(jìn)行和易性、抗壓強(qiáng)度、收縮性進(jìn)行研究得出結(jié)論：再生粗骨料壓碎指標(biāo)較天然骨料低，與天然骨料值相比顆粒級(jí)配、吸水率、空隙率要高；再生骨料取代率會(huì)影響混凝土的和易性能與抗壓強(qiáng)度值，且再生骨料取代率不大于40%；預(yù)處理再生粗骨料有助于混凝土的流動(dòng)性，同時(shí)坍落度可保持不變，而預(yù)處理對(duì)再生骨料抗壓強(qiáng)度不利。再生骨料。這一結(jié)果正和牛娜娜等人研究的再生粗骨料對(duì)混凝土強(qiáng)度的結(jié)論一致。

韓風(fēng)霞，曹佃雨，劉清等研究人員采用再生粗骨料取代率為50%，在其中摻入不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%、30%、40%的粉煤灰、礦渣進(jìn)行混凝土抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)，得出結(jié)論：粉煤灰、礦渣有助于提高再生粗骨料混凝土的強(qiáng)度，復(fù)摻摻合料比單摻更有利于再生粗骨料的抗壓強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度。

2 耐久性研究

2.1 抗凍性

陳愛玖等人采用P.O42.5 水泥，河砂，天然粗骨，再生粗骨，II 級(jí)粉煤灰，S95級(jí)礦渣粉，引氣劑和聚羧酸高性能減水劑，聚丙烯纖維，普通自來水。通過正交法得到抗凍性表現(xiàn)最優(yōu)配合比為水泥257kg/m3，水165kg/m3，砂683 kg/m3，粗骨料688kg/m3，再生骨料458kg/m3，礦粉64.2kg/m3，引氣劑0.024kg/m3，纖維1.5kg/m3，28 天抗壓強(qiáng)度為41.9MPa；經(jīng)混凝土快凍法200 次凍融循環(huán)后，測(cè)得抗壓強(qiáng)度損失率12.1%。引氣劑摻量由0.016Kg/m3提高到0.032kg/m3，抗壓強(qiáng)度損失率提高了7.9%。結(jié)果表明，影響再生混凝土抗凍性主要因素為橡膠摻量、再生骨料摻量，鋼纖維摻量次之。

該學(xué)者采用P.O32.5 水泥、再生粗骨料、河砂、引氣減水劑、聚丙烯纖維、自來水作為原材料研究，得到了最優(yōu)抗凍等級(jí)的再生骨料混凝土配合比。試驗(yàn)證明了再生骨料摻量分別為0%、40%，混凝土強(qiáng)度損失率分別13%、11.9%；經(jīng)過正交分析，得出抗凍性最佳的配合比是水泥413kg/m3，水165kg/m3，砂626kg/m3，天然碎石354kg/m3，再生骨料826kg/m3：引氣減水劑2.478kg/m3，聚丙烯纖維0.7kg/m3。水泥：水：砂：再生碎石為1:0.40:1.52:2.86，再生骨料摻量100%，引氣減水劑0.6%，其完全可以作為抗凍等級(jí)為F200 再生骨料混凝土是可以生產(chǎn)應(yīng)用的。

2.2 抗氯離子滲透性

杜婷等以再生骨料，42.5 普通水泥，摻合料粉煤灰、礦渣、硅粉，高效減水劑等為原料，研究了再生混凝土抗氯離子滲透試驗(yàn)。該試驗(yàn)數(shù)據(jù)說明：將不同摻合料，如II 級(jí)粉煤灰、超細(xì)礦粉、硅粉復(fù)合取代水泥有利于抗氯離子侵蝕提高；C60 混凝土在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28 天后，再在自然環(huán)境下靜置7 天測(cè)得再生骨料混凝土抗壓強(qiáng)度為59.70MPa，低于天然骨料混凝土6.55MPa，擴(kuò)散系數(shù)也低于C45/C50 再生骨料混凝土。因此混凝土強(qiáng)度等級(jí)越高，仍具有很好的抗氯離子滲透性。但差于天然混凝土，其他學(xué)者也印證了這一研究結(jié)果[3]。

2.3 抗碳化性

國(guó)外學(xué)者研究再生紅磚骨料取代率增加，再生粗骨料取料于廢棄紅磚，根據(jù)二次水化反應(yīng)機(jī)理，可知磚內(nèi)有SiO2成分而膠凝材料水泥中有大量晶體Ca（OH）2存在，SiO2與Ca（OH）2反應(yīng)需要大量水分，因此再生骨料具有較高吸水性。再生骨料經(jīng)碳化處理后，表層水泥砂漿強(qiáng)度有略微的提高，這有利于混凝土抗壓強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度。碳化深度與碳化時(shí)間、水膠比、再生粗骨料替代率、礦物摻合料含量有密切的關(guān)系；水膠比越大，再生混凝土的碳化深度越大；在水膠比一定的情況下，水泥用量越多，碳化深度越大；骨料取代率增加，再生混凝土碳化深度增大；合理使用礦物摻合料會(huì)使抗碳化性降低；提高原始混凝土強(qiáng)度可以降低混凝土碳化。

3 結(jié)語(yǔ)

國(guó)家大力支持環(huán)境保護(hù)，如何提高再生混凝土的力學(xué)性能及耐久性，解決了這關(guān)鍵問題推廣和應(yīng)用再生骨料對(duì)資源循環(huán)有非常重要的意義。國(guó)內(nèi)外研究學(xué)者通過骨料預(yù)處理，添加橡膠粉末，不同品種纖維，超細(xì)礦粉或者復(fù)摻摻合料等方法可顯著提高再生混凝土的力學(xué)性能，但仍然不能與天然混凝土強(qiáng)度相當(dāng)。因而如何將再生骨料混凝土應(yīng)用到實(shí)際工程也是今后推廣的方向。