水灰比對再生混凝土抗壓強度影響的研究

席鵬

摘要：指出了再生混凝土是將廢棄混凝土經過清洗、破碎、分級，并按一定比例相互配合后得到的，是將再生骨料作為部分或者全部骨料配置的混凝土。水灰比是影響混凝土的抗壓強度的主要因素。不同的水灰比對混凝土的其它方面的性能也有一定的影響。在相同的水灰比下，普通混凝土的性能與再生混凝土的性能又是否存在著差異，是試驗研究的問題。試驗采用不同的水灰比，將再生混凝土與普通混凝土的強度進行了比較，分析了不同水灰比對再生混凝土強度的影響。

關鍵詞：再生混凝土；水灰比；強度

中圖分類號：TU528文獻標識碼：A文章編號：16749944（2014）02026803

1引言

廢舊混凝土如不加以利用，將成為環境中的固體廢棄物，如果可制成再生混凝土，不僅可變廢為寶，還可以減少制造新混凝土時對土地等其它資源的浪費。混凝土的抗碳化性能、強度、耐久性能都是混凝土的重要性能。而再生混凝土作為一種綠色材料，必須滿足這些性能要求，才能更好地為建筑業服務。由于粗骨料的取代率不同，其性能也大有不同[1]。

以往針對再生混凝土的抗壓強度的研究大多集中在粗骨料全部采用再生粗骨料的情況，研究結果表明與配合比相同的普通混凝土相比，再生混凝土的抗壓強度降低，降低幅度一般為5%～32%[2]。Aland D. Buck[3]認為在相同水灰比情況下，再生混凝土抗壓強度較普通混凝土下降 8MPa，但通過適當減小水灰比可以達到相同的強度。Frondistou -Yannas[4]在設計水灰比分別為 0.55、0.65、0.75 的情況下，試驗得出再生混凝土抗壓強度下降 4%～14%。Torben C. hansen 和 Henrik Narud[5]試驗發現，在其它因素基本相同的條件下，再生混凝土的抗壓強度主要由原生混凝土的水灰比決定。當原生混凝土的水灰比不超過再生混凝土的水灰比時，再生混凝土的抗壓強度與普通混凝土相當或更優。Rasheeduzzafar 和 Aafahanullah Khan[6]通過試驗得出，在低水灰比時，再生混凝土的性能和普通混凝土相差很大。當水灰比小于 0.45 時，再生混凝土的強度降低值達 30%；水灰比在 0.35～0.45 范圍內，兩種強度的差異隨著水灰比的增大而減小；當水灰比大于 0.45 時，兩種強度幾乎相等；當水灰比小于 0.40 時，再生混凝土的強度不會隨著水灰比的減小而顯著增加。How-Ji Chen 等 [7]的試驗結果表明，當水灰比為0.38時，再生混凝土的抗壓強度僅為普通混凝土的 60%；而當水灰比超過 0.60 時，可以達到75%以上，并且還發現通過對再生骨料的清洗可以適當提高再生混凝土的抗壓強度。

由以上可見，水灰比對再生混凝土抗壓強度有顯著影響。本次試驗，再生混凝土采用100%再生粗骨料取代率。

2我國再生混凝土應用

2.1再生混凝土路面板的應用

2004年與湖北省襄樊公路管理處合作就廢棄混凝土路面板在公路路基中的應用做了實驗研究后，至2004年9月已經回收利用廢棄舊混凝土路面板87000t以上，取得了良好的效果[8]。襄樊的混凝土路面改為再生混凝土路面的工程中，2004年改造總標段168km的路面中，使用破碎廢舊混凝土路面板再生骨料作基層面共計142km，占總長84.5%；廢舊混凝土路面板的總量達到37032m3，其中底基層使用25743m3，基層使用11289m3。該混凝土路面板采用人工風鉆起板，大部分混凝土面板在600～800mm，也有少量大于1m的面板，先由人工破碎，再經鄂式破碎機破碎后，形成最大粒徑為35mm左右的骨料，其壓碎指標為15.9%。

2.2再生混凝土樓層

2010年3月竣工的青島海逸景園6號工程中，青島理工大學、青建集團、瑞科爾建筑材料（青島）有限公司和青島綠帆再生建材公司合作，在該工程24層結構混凝土的進行了再生混凝土的工程應用。應用再生混凝土強度等級C40數量約320m3，整個結構層分三部分，采用不同配比，不同區采用不同的骨料取代率。

再生粗骨料來源于即墨藍村拆除橋梁的混凝土廢棄物，經過分選，使用顎式破碎機進行一級破碎成5～31.5mm石子，然后使用顆粒整形機對顆粒進行整形，得到5～25mm連續級配的再生粗骨料。

C40再生骨料混凝土采用5～31.5mm連續級的再生粗骨料，按照40%、70%、100%的取代率取代天然粗骨料進行配制生產。

混凝土生產采用3m3雙臥強制式攪拌機生產，混凝土的出機坍落度均大于190mm，到達施工現場后依然滿足泵送要求。這是我國首次將C40再生混凝土批量用于實際工程。經青島市科技局鑒定，該項成果達到了國際先進水平。

2.3再生混凝土污水處理池工程

北京市昌平亭子莊污水處理池試驗建筑是奧運新農村配套項目，施工時間為2007年10月，為全現澆剪力墻結構。剪力墻厚度250mm，墻高度4.2m，墻頂板均為建筑垃圾全級配再生混凝土，所用再生骨料是經篩分所得到的粗細骨料，設計強度為C25，由北京市班諾混凝土攪拌公司提供欲拌混凝土。施工澆筑方式為漏斗自落式，要求混凝土的施工性良好。經攪拌站試配，完全滿足施工要求，混凝土實測值為37MPa，達到設計強度的148%，工程驗收合格，已交付使用[9]。

3室內試驗

3.1試驗材料

再生粗細骨料采用撞擊式破碎機對原生混凝土破碎，篩分后所得。再生骨料的最大粒徑控制在25mm，為了對比，也采用了普通天然骨料混凝土的制備。水泥采用錦州市32.5級普通硅酸鹽水泥。粗細骨料的性質測量結果如表1。

3.2試驗結果與討論

3.2.1碳化試驗

當再生骨料用在鋼筋混凝土結構構件時，在長期的使用過程中，必須考慮到混凝土抗碳化性能，以防止對鋼筋的銹蝕。試驗為了測試再生骨料混凝土抗碳化性能，進行了再生混凝土與普通混凝土水灰比分別為0.47與0.65下的碳化試驗。endprint

3.2.2抗壓強度

當再生混凝土粗細骨料的取代率為100%（質量比例）時，由于再生骨料表面附著一定量的舊的水泥砂漿，這層舊的水泥砂漿導致再生骨料混凝土的吸水率較大，澆筑混凝土后有可能導致干燥性收縮率較大，因此，本次試驗中添加鈣系膨脹劑，用量標準[11]20kg·m-3。在本次的試驗中，為方便記錄，記普通混凝土為OC，再生混凝土為RC。對不同水灰比普通混凝土和再生混凝土在標準養護條件為溫度20±2℃、相對濕度95%RH以上的狀態下進行養護，一定期齡后測其強度，如表2所示。

4結論

（1）再生混凝土與對比用的普通混凝土試件相比，抗碳化能力比較差；再生混凝土試件與對比用的普通混凝土試件相比，當混凝土中水泥石的滲透系數大時，密實度低，二氧化碳氣體容易被滲透；泥用量增大時，混凝土的密實度越好，二氧化碳擴散速度減慢，碳化深度減小。

（2）再生混凝土的長期抗壓強度增長較普通混凝土快。

參考文獻：

[1] 肖建莊，李佳彬，孫振平，等.再生混凝土的抗壓強度研究[J].同濟大學學報，2004（2）.

[2] HansenT C. Recycled aggregateand recycled aggregateconcrete [J]. Material and Structures， 1986， 19（5）： 201～246.

[3] Aland D Buck. Recycled Concrete as a Source of Aggregate[J]. ACI Journa，1977，5：212～219.

[4] Frondistou-Yannas.Waste Concrete as Aggregate for New Concrete[J].ACI Journal，1977，8：373～376.

[5] Torben C Hansen. Henrik Narud. Strength of Recycled Concrete Made from Crushed Concrete Coarse Aggregate[J].Concrete International， 1983，1：79～83.

[6] Rasheeduzzafar， Aafahanullah Khan. Recycled Concrete—A Source for New Aggregate[J].Cement， Concrete， and Aggregate， 1984，6（1）：17～27.

[7] How-Ji Chen， Tsong Yen， Kuan-Hung Chen.Use of Building Rubbles as Recycled Aggregates[J].Cement and Concrete Research， 2003，33：125～132.

[8] 崔正龍，北辻政文，田中禮治.固體廢棄物再生骨料混凝土的耐久性試驗研究[J].硅酸鹽通報，2009.

[9] 建築関係JIS要覧（試験方法等）.日本規格協會[M].東京：新日本法規出版社， 2004：5.

[10] 姜艦，徐金龍，潘洪祥，等.舊混凝土路面在公路面在公路基層中的應用[J].國外建材科技，2004（25）：3.

[11] 李秋義，全洪珠.再生混凝土性能與應用技術[M].北京：中國建材工業出版社，2010.endprint

3.2.2抗壓強度

當再生混凝土粗細骨料的取代率為100%（質量比例）時，由于再生骨料表面附著一定量的舊的水泥砂漿，這層舊的水泥砂漿導致再生骨料混凝土的吸水率較大，澆筑混凝土后有可能導致干燥性收縮率較大，因此，本次試驗中添加鈣系膨脹劑，用量標準[11]20kg·m-3。在本次的試驗中，為方便記錄，記普通混凝土為OC，再生混凝土為RC。對不同水灰比普通混凝土和再生混凝土在標準養護條件為溫度20±2℃、相對濕度95%RH以上的狀態下進行養護，一定期齡后測其強度，如表2所示。

4結論

（1）再生混凝土與對比用的普通混凝土試件相比，抗碳化能力比較差；再生混凝土試件與對比用的普通混凝土試件相比，當混凝土中水泥石的滲透系數大時，密實度低，二氧化碳氣體容易被滲透；泥用量增大時，混凝土的密實度越好，二氧化碳擴散速度減慢，碳化深度減小。

（2）再生混凝土的長期抗壓強度增長較普通混凝土快。

參考文獻：

[1] 肖建莊，李佳彬，孫振平，等.再生混凝土的抗壓強度研究[J].同濟大學學報，2004（2）.

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[10] 姜艦，徐金龍，潘洪祥，等.舊混凝土路面在公路面在公路基層中的應用[J].國外建材科技，2004（25）：3.

[11] 李秋義，全洪珠.再生混凝土性能與應用技術[M].北京：中國建材工業出版社，2010.endprint

3.2.2抗壓強度

當再生混凝土粗細骨料的取代率為100%（質量比例）時，由于再生骨料表面附著一定量的舊的水泥砂漿，這層舊的水泥砂漿導致再生骨料混凝土的吸水率較大，澆筑混凝土后有可能導致干燥性收縮率較大，因此，本次試驗中添加鈣系膨脹劑，用量標準[11]20kg·m-3。在本次的試驗中，為方便記錄，記普通混凝土為OC，再生混凝土為RC。對不同水灰比普通混凝土和再生混凝土在標準養護條件為溫度20±2℃、相對濕度95%RH以上的狀態下進行養護，一定期齡后測其強度，如表2所示。

4結論

（1）再生混凝土與對比用的普通混凝土試件相比，抗碳化能力比較差；再生混凝土試件與對比用的普通混凝土試件相比，當混凝土中水泥石的滲透系數大時，密實度低，二氧化碳氣體容易被滲透；泥用量增大時，混凝土的密實度越好，二氧化碳擴散速度減慢，碳化深度減小。

（2）再生混凝土的長期抗壓強度增長較普通混凝土快。

參考文獻：

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