再生細(xì)集料對水泥混凝土物理力學(xué)性能的影響分析

任小瑾，王朝陽

(1. 貴州省質(zhì)安交通工程監(jiān)控檢測中心有限責(zé)任公司;2. 貴州省交通建設(shè)工程造價管理站)

再生細(xì)集料是通過對廢棄混凝土采取多項(xiàng)加工工序后所制作成的，其加工工序?yàn)榍逑础扑椤旨墶Y選。然而，由于經(jīng)過加工后所形成的再生細(xì)集料與天然的細(xì)集料在品性上存在明顯的差異，因此必然會對以再生細(xì)集料制成的水泥混凝土產(chǎn)生一定的影響。現(xiàn)階段，在關(guān)于再生集料的研究不少，然而關(guān)于其對混凝土在物理力學(xué)性能影響方面的研究仍不較少。基于此，本研究深入分析再生細(xì)集料對水泥混凝土物理力學(xué)性能的影響。

1 實(shí)驗(yàn)方法分析

表1 實(shí)驗(yàn)材料的選擇

首先，以《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法》作為成型依據(jù)，選擇15 cm×15 cm×15 cm 規(guī)格的試件，經(jīng)過標(biāo)養(yǎng)后，分別在第7 d 與第28 d 對抗壓強(qiáng)度進(jìn)行測定。其次在測試混凝土中氯離子的滲透性時，以ASTM1202 方法作為試驗(yàn)依據(jù)。再次，在測試混凝土的氣滲情況時，以RILEM TC116－PCD 試驗(yàn)方法作為試驗(yàn)依據(jù)。最后，在測試混凝土的碳化性能時，以《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗(yàn)方法》作為試驗(yàn)依據(jù)。

2 結(jié) 果

(1)混凝土中再生細(xì)集料的特點(diǎn)分析

圖1 中，(a)圖中的再生細(xì)集料是采用機(jī)械破碎所形成，其以廢棄混凝土為母體材料，所以集料顆粒相對較大，具有裂縫與棱角，粉料較多，并且易于團(tuán)聚。而(b)圖中的再生細(xì)集料為天然河砂，其是巖石在經(jīng)過長時間的風(fēng)化作用、水流磨損而形成，因此集料呈現(xiàn)出球狀，棱角相對，分布均勻，具有良好的光澤，質(zhì)地堅(jiān)硬。

圖1 細(xì)集料顆粒的外觀特征

表2 再生細(xì)集料、天然河砂等的級配情況與物理性能試驗(yàn)結(jié)果 %

通過表2 可看出，再生細(xì)集料與天然河砂在細(xì)度模數(shù)上相同，兩者的細(xì)度模數(shù)均為2.80，然而通過累計篩余的結(jié)果可發(fā)現(xiàn)，再生細(xì)集料的外端為中間小，兩端大，并且＞1.18 mm 的集料顆粒與＜0.3 mm 的集料顆粒，在粉料上明顯對天然河砂多。

另外，再生細(xì)集料、天然河砂等的物理性能試驗(yàn)結(jié)果(表2)中顯示出，在吸水率上，再生細(xì)集料明顯大于天然河砂，這是因?yàn)樘烊患?xì)集料是由機(jī)械破碎所成，所以在制備期間，具有不少因?yàn)橛矀鄯e而導(dǎo)致的微裂縫，是惡再生細(xì)集料的表觀密度降低，而吸水率上升。再者，再生細(xì)集料中含有較多＜0.15 的顆粒，這時因?yàn)樵偕?xì)集料是通過加工廢棄混凝土而得，所以此類粒徑的集料主要為硬化的水泥漿體，此類漿體在碎成粉狀之后，不僅會加大表面積，還會具有部分未水化相，其對于水分具有強(qiáng)吸附力，由此使得再生細(xì)集料在吸水率上有了進(jìn)一步的提高。

(2)再生細(xì)集料對水泥混凝土在物理力學(xué)性能上的影響

表3 摻再生細(xì)集料對混凝土在物理力學(xué)性能上的影響

由表3 可看出，再生細(xì)集料的用水量在一定范圍內(nèi)時，混凝土坍落度會隨著摻入量增加而減小，表格中顯示出，摻入量從20%上升至40%后，其混凝土坍落度的下降情況呈現(xiàn)出十分明顯的跡象，直至摻入量上升至80%后，其混凝土則無流動性出現(xiàn)。試驗(yàn)同時對1 h 時混凝土的坍落度進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)混凝土在摻入了再生細(xì)集料后，其坍落度的損失情況較為明顯。另外，在抗壓強(qiáng)度方面，再生細(xì)集料的取代率大小會影響到混凝土的抗壓強(qiáng)度，由表中可看出，混凝土在第7 d 與第28 d 時，其抗壓強(qiáng)度會由于再生細(xì)集料摻入量的加大而降低。當(dāng)摻入量在40%以上時，混凝土在第28 d 的抗壓強(qiáng)度有顯著性降低，而摻入量到達(dá)80%時，混凝土在第28 d 的抗壓強(qiáng)度僅有29.7 MPa，與C30混凝土的技術(shù)要求不相符。

(3)再生細(xì)集料的粒徑對水泥混凝土在物理力學(xué)性能上的影響

表4 再生細(xì)集料的粒徑對混凝土在物理力學(xué)性能上的影響

從表4 可看出，當(dāng)再生細(xì)集料的取代量控制在一定量下時，其混凝土坍落度會因?yàn)榧狭降臏p小而較低，這時由于集料粒徑越小，其吸水率則越大，由Fj0與Fj3的坍落度初值可看出，兩者的差距為100 mm，這一結(jié)果表明，再生細(xì)集料吸水率大小主要取決于細(xì)集料的粒徑。另外，在抗壓強(qiáng)度方面，再生細(xì)集料的粒徑大小將會直接影響到混凝土的強(qiáng)度，觀察表格中可發(fā)現(xiàn)，混凝土在第7 d 與第28 d 時，其抗壓強(qiáng)度會由于再生細(xì)集料粒徑的減少而降低。

(4)再生細(xì)集料對水泥混凝土在氣滲性能上的影響

表5 摻入再生細(xì)集料水泥混凝土的氣體滲透試驗(yàn)結(jié)果

表5 為0 ～5 mm 規(guī)格再生細(xì)集料所制混凝土的氣滲試驗(yàn)結(jié)果。相比起天然的細(xì)集料，再生細(xì)集料具有多項(xiàng)不足之處，例如表面粗糙，具有較多棱角，含泥量大，吸水率高等，所以采用再生細(xì)集料所制成的混凝土在土孔隙率上、界面結(jié)構(gòu)上均跟不上一般的混凝土，其中水泥漿體以及集料之間的截面屬于最為薄弱的環(huán)節(jié)之一，其變成侵蝕離子滲透通道的可能性較大，因而降低了混凝土的耐久性能。另外，從表格中還可看出，再生混凝土?xí)茉偕?xì)集料摻入量變大影響，導(dǎo)致氣滲系數(shù)也隨之增加。這時因?yàn)樵偕?xì)集料具有吸水率大、表面積大、粉料多等特點(diǎn)，因此再生混凝土摻入越多的再生細(xì)集料，其空隙率也越大，而截面也增多，由此降低了混凝土在抵抗氣滲方面的性能。

(5)再生細(xì)集料對水泥混凝土在抗氯離子滲透性能上的影響

相關(guān)研究表明，再生混凝土中摻入越多的再生細(xì)集料，其在抗氯離子滲透上的性能也會隨著降低。這時因?yàn)樵偕?xì)集料具有較多的缺陷，例如吸水率大、孔隙率高等，因而再生混凝土中，再生細(xì)集料所占比例越大，將對導(dǎo)致混凝土在抗氯離子滲透上的性能降低。

(6)再生細(xì)集料對水泥混凝土在抗碳化性上的影響

表6 摻入再生細(xì)集料水泥混凝土的碳化試驗(yàn)結(jié)果

從表6 可看出，碳化試驗(yàn)的結(jié)果與氣滲試驗(yàn)的結(jié)果基本一致，再生混凝土在第3 d、第7 d、第14 d 以及第28 d 的碳化深度均會由于再生細(xì)集料摻入量的加大而產(chǎn)生相應(yīng)的增大，表格中以摻入量到達(dá)60%的碳化深度最為嚴(yán)重。此外，再生混凝土對比一般的混凝土，不同摻入量的混凝土在碳化速度上，會因?yàn)樘蓟瘯r間增加而減少。再生細(xì)集料在碳化初期擁有充足的氫氧化鈣供予混凝土進(jìn)行碳化反應(yīng)，而當(dāng)二氧化碳深入到混凝土的內(nèi)部后，其會與氫氧化鈣產(chǎn)生反應(yīng)，在此情況下，將會不斷減少氫氧化鈣的含量，進(jìn)而減緩了化學(xué)反應(yīng)的速度。而兩者反應(yīng)所生成的碳酸鈣則會減少碳化區(qū)域的孔隙率，并降低二氧化碳的擴(kuò)散能力，進(jìn)而對碳化反應(yīng)起到抑制的作用。

3 結(jié)束語

綜上所訴，再生細(xì)集料對于水泥混凝土在物理力學(xué)性能方面具有一定的影響，其會導(dǎo)致再生混凝土與普通混凝土在抗碳化能力、抗氯離子滲透及其他物理力學(xué)性能等方面具有顯著性差異。

［1］任偉.再生骨料混凝土性能的試驗(yàn)研究［J］.吉林工程技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報，2010，26(9):78－80.

［2］孫家瑛，車乘乘.再生細(xì)集料對水泥混凝土物理力學(xué)性能的影響［J］.土木建筑與環(huán)境工程，2011，33(3):143－146.