再生骨料混凝土性能研究

王 林 （延安大學西安創新學院建筑工程系，陜西 西安710100）

隨著我國城市化進程加快和城鎮化水平不斷提高，一部分舊建筑在拆除過程中產生的大量廢棄混凝土會嚴重破壞環境。如果對廢棄混凝土能夠進行有效利用，這樣不僅可以減少自然資源的消耗，而且可以減少環境污染。再生骨料混凝土是指由再生骨料、水、粉煤灰、砂石、水泥以及化學外加劑按照一定比例配置而成的混凝土。再生骨料一般由廢棄混凝土進行破碎、篩分后制成，再生骨料成分中一般含30%左右的硬化水泥漿，其孔隙多、表面粗糙，因而吸水性和表觀密度 （材料在自然狀態下的單位體積質量）比砂、石等天然骨料要高［1］。目前，再生骨料混凝土被廣泛運用于市政工程、住宅小區和道路等土木工程建設中。為此，筆者對再生骨料混凝土性能進行了研究。

1 再生骨料混凝土的配制

以普通混凝土的配合比設計準則為依據，在相同水灰比的前提下，配置不同比例的再生骨料 （再生骨料取代天然骨料的比例依次為0、30%、50%、80%和100%），此外在再生骨料混凝土配制過程中要盡量少使用水泥，可用等量的粉煤灰取代部分水泥，同時還可適量加入高效減水劑。具體配置過程如下：將再生骨料吸水飽和后加入磨細粉煤灰和少量水充分攪拌，在再生骨料表面包裹一層粉煤灰使其表面光滑，然后加入其他物料和化學外加劑進行攪拌。采用100mm的立方體試模，即一次灌入攪拌好的混凝土拌合物，將灌好的立方體試模在振動臺上震動3min，用抹刀刮去多余的混凝土并且將試模抹平，成型后將試模放入溫度為20℃、濕度為90%的養護室中養護24h，最后進行編號拆模，并將試體放入溫度為20℃的水中養護直至性能試驗規定齡期。

2 再生骨料混凝土性能評價

2．1 抗壓性能

利用制作的養護試件進行再生骨料混凝土的抗壓強度試驗。首先將養護到規定時間的再生骨料混凝土試件從水中取出，用濕布將其外表擦拭干凈，并精確測量試件與壓力機接觸面的邊長，取較小面計算接觸面積 （S），將試件垂直放在壓力機上，適當調整球座，使試件與其接觸均衡，并按照0．5～0．8MPa／S的加荷速度加載，直至試件破壞為止，同時記錄最大荷載 （F），通過計算F／S的值得出再生骨料混凝土試件的抗壓強度。試驗中試件的再生骨料的取代率百分比依次為0、30%、50%、80%和100%，水灰比分別取0．45、0．40和0．35，再生骨料混凝土抗壓強度試驗數據表如表1所示。從表1可以看出：在相同水灰比的條件下，當再生骨料取代率升高時，混凝土的抗壓強度降低 （即抗壓性能減弱）；當再生粗骨料取代率為50%左右時，混凝土的抗壓強度有所提高 （即抗壓性能增強）；當再生骨料取代率繼續升高時，混凝土抗壓強度呈下降趨勢 （即抗壓性能減弱）。此外，隨著水灰比的降低，再生骨料混凝土的抗壓強度有所提高 （即抗壓性能增強）。產生上述現象的原因如下［2］：①再生骨料包含的硬化水泥砂漿結構細密，經過破碎和研磨后，其表面比較粗糙，與形成的水化產物有很強的嚙合能力；②再生骨料吸水性較大，加水攪拌時其大量吸水，降低了水泥漿體中的實際水灰比，隨著再生骨料的取代率增加，其吸水量也增加，水泥漿體中的實際水灰比進一步降低，因而導致再生骨料混凝土的抗壓強度升高。當再生骨料取代率增大達到一定程度時，再生混凝土結構中骨架的形成主要取決于再生骨料，由于其強度小于砂石等天然骨料的強度，因而再生混凝土的抗壓強度呈下降趨勢。

表1 再生骨料混凝土抗壓強度試驗數據表

2．2 抗凍性能

抗凍性是指混凝土在飽和水狀態下經受多次凍融循環后其結構不被破壞的性能，是評價寒冷地區混凝土結構耐久性的一個重要指標［3］。檢測再生骨料混凝土抗凍性試驗方法如下：首先將養護好的再生骨料混凝土試件在冷凍室的空氣中凍結，然后將其轉移到冷凍室內水池中融化。試驗采用每組3塊試件（28d齡期），并將冷凍室的溫度調整為－20℃～－15℃之間，每次冷凍時間為4h，然后將試件取出放在15℃～20℃的水池中融解，融解時間也是4h，融解完畢后取出試件進行抗壓強度、劈裂抗拉強度以及抗折強度檢測，至此結束一次凍融循環試驗。如此循環50、100、150和200次，最終得到再生骨料混凝土強度與凍融循環次數變化曲線圖 （見圖1）。從圖1可以看出，再生骨料混凝土試件經過50次凍融循環后，其抗壓強度、劈裂抗拉強度均呈下降趨勢，尤其是抗壓強度的下降趨勢明顯，這表明其抗凍性減弱。產生上述現象的原因是拌制混凝土時，一般加入的拌和水多于水泥的水化水，多余的水就以游離水的形式留存于混凝土的毛細孔中，當氣溫下降至冰點以下時，毛細孔中的游離水就會結冰，水結冰過程中由于體積的增大 （體積約會增加9%）而產生很大壓力，由此導致毛細孔孔壁產生微小裂縫，經過反復凍融，微小裂縫不斷擴大，混凝土結構破壞，因而再生骨料混凝土的抗壓強度、劈裂抗拉強度以及抗折強度下降，隨著凍融循環次數的增加，試件最終會喪失承載能力。因此，在實際工程應用中為了提高抗凍性，可以在再生骨料混凝土中加入少量的引氣劑或粉煤灰，但必須要控制摻量，否則其強度大幅下降。

3 結論與建議

（1）總體而言，在相同水灰比的條件下，當再生骨料取代率升高時，再生骨料混凝土的抗壓性能減弱。此外，隨著水灰比的降低，再生骨料混凝土的抗壓性能增強。

（2）隨著凍融循環次數的增加，再生骨料混凝土抗凍性能減弱。因此，在實際工程應用中為了提高抗凍性，可以在再生骨料混凝土中加入適量的引氣劑或粉煤灰［4］。

［1］李秋義，全洪珠，秦原 ． 混凝土再生骨料 ［M］．北京：中國建筑工業出版社，2011．

［2］許岳周，石建光 ． 再生骨料及再生骨料混凝土的性能分析與評價 ［J］．混凝土，2002，23（7）：41－45．

［3］萬惠文，水中和，林宗壽，等 ． 再生骨料混凝土的環境評價 ［J］．武漢理工大學學報，2003，25（4）：17－20．

［4］吳中偉 ． 綠色高性能混凝土——混凝土的發展方向 ［J］．混凝土與水泥制品，1998，18（3）：1－5 ．