再生混凝土配制與力學(xué)性能研究

王菊 吳曉雷

摘 要：在城市建設(shè)過程中，廢棄混凝土是普遍存在的固體廢棄物，而利用廢棄混凝土再加工應(yīng)用于實(shí)際工程當(dāng)中是一種綠色環(huán)保有效回收利用方式。該文通過由廢棄混凝土制備的粗骨料部分替代天然粗骨料，制作再生混凝土試件，按照普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測試，通過相關(guān)力學(xué)性能試驗(yàn)，并對試驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行分析總結(jié)，對于實(shí)際工程的再生混凝土的應(yīng)用提供參考。

關(guān)鍵詞：粗骨料；再生混凝土；力學(xué)性能

中圖分類號：TU528 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 前言

在建材料行業(yè)當(dāng)中，傳統(tǒng)的材料普通混凝土已經(jīng)被應(yīng)用于大量的工程當(dāng)中，然而，混凝土的原材料生產(chǎn)需要大量天然砂、天然石料的開采和消耗，必然會造成資源浪費(fèi)，不同程度上破壞了生態(tài)環(huán)境。而廢棄混凝土的處理和再利用是最大程度上節(jié)約能源，保護(hù)環(huán)境的一項(xiàng)重要舉措。因此再生混凝土性能研究成為熱點(diǎn)。該文以廢棄混凝土為粗骨料部分替代天然粗骨料制作再生混凝土，對其基本力學(xué)性能及其實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探討。

1 試驗(yàn)研究

1.1 原材料

1）水泥

采用某水泥廠的42.5級普通硅酸鹽水泥。水泥細(xì)度為3 400 cm2/g，表觀密度是 3 100 kg/m3，初凝時間2.5 h，終凝時間3小時50分鐘，燒失量為0.51%，標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量為7.1%，膠砂強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果見表1。

2）細(xì)骨料

采用中砂，選用粒徑小于2.36 mm的天然河砂。表觀密度為2 650 kg/m3，含水率為3%，細(xì)度模數(shù)為2.7，其他的各項(xiàng)指標(biāo)均滿足規(guī)范要求。

3）粗骨料

再生粗骨料是廢棄混凝土經(jīng)過清洗、破碎、篩分所得到的；粒徑5 mm～20 mm，含水率為1.5%表觀密度為2470 kg/m3，含泥量為1%。

天然粗骨料的粒徑為5 mm～20 mm碎石，表觀密度為2800 kg/m3，含水率為1%，含泥量為0.4%，其他的各項(xiàng)指標(biāo)均滿足規(guī)范要求。

4）水：市政自來水

1.2 配合比設(shè)計(jì)

再生骨料混凝土實(shí)驗(yàn)室配合比設(shè)計(jì)計(jì)算步驟：a）配合比設(shè)計(jì)首先應(yīng)滿足混凝土和易性、強(qiáng)度和耐久性要求；b） 確定混凝土強(qiáng)度等級和強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差，確定試配水灰比的大小；c）計(jì)算基準(zhǔn)混凝土配合比；d）通過試配及調(diào)整，確定再生骨料混凝土最終配合比。

在試驗(yàn)室配制不同骨料替代率的再生混凝土，首先是自來水泥、水、砂、這些原材料的規(guī)格、型號、質(zhì)量等相關(guān)參數(shù)保持不變，唯一不同的是再生粗骨料和天然粗骨料的組成比例在發(fā)生變化，但是粗骨料的總質(zhì)量不發(fā)生變化，試驗(yàn)配制混凝土強(qiáng)度等級為C30，水灰比取0.45設(shè)計(jì)，（每立方混凝土中取水泥用量422 kg，水的用量是190 kg）再生粗骨料取代率分別取0% ， 30% ， 50%，70%，100%。砂率取31%。（每立方混凝土中取砂子用量554 kg）該試驗(yàn)設(shè)計(jì)的再生混凝土的粗骨料的用量見表2。

1.3 試件制作養(yǎng)護(hù)與測試

將原料稱重、攪拌、成型，在溫度為（20±5）℃的環(huán)境下靜置24h拆模編號，然后放入實(shí)驗(yàn)室養(yǎng)護(hù)室標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)，取出試塊進(jìn)行力學(xué)性能試驗(yàn)。

分別對于再生粗骨料5種取代率0% ， 30% ， 50%，70%，100%的試件28 d、60 d的強(qiáng)度進(jìn)行測試。制作抗壓強(qiáng)度試件尺寸100mm×100mm×100mm，抗折強(qiáng)度試件尺寸100mm ×100mm×400 mm， 每組試件有3個。

根據(jù)《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行再生混凝土試件的立方體抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，結(jié)果的計(jì)算與評定：（1）考慮尺寸效應(yīng)的影響，對計(jì)算得出的立方體抗壓強(qiáng)度乘以系數(shù)0.95，予以折減。抗折強(qiáng)度應(yīng)乘以尺寸換算系數(shù)0.85。（2）計(jì)算強(qiáng)度時應(yīng)取3個試件測值的算術(shù)平均值作為該組試件的強(qiáng)度值。（3）3個測值中的最大值或最小值中如有一個與中間值的差值超過15 %時，則把最大及最小值一并舍除，取中間值作為該組試件的強(qiáng)度值。（4）象最大值和最小值與中間值的差均超過中間值的15%，則該組試件的試驗(yàn)結(jié)果無效。試驗(yàn)結(jié)果見表3。

1.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

1）普通混凝土和再生骨料混凝土，水灰比都是影響其強(qiáng)度的最主要影響因素之一。在單位用水量相同時，再生粗骨料混凝土比天然骨料混凝土的拌合物的和易性差些，原因是在拌制混凝土?xí)r再生骨料吸水率大，吸水之后水灰比變小，從而影響拌合物的和易性。

2）再生骨料的表觀密度小于天然骨料，吸水率、壓碎指標(biāo)等物理性能劣于天然骨料，再生粗骨料可以用于普通中低強(qiáng)度等級混凝土。

3）再生粗骨料的摻量多少對混凝土抗壓強(qiáng)度影響較大，摻量越多，再生混凝土強(qiáng)度會明顯下降，尤其體現(xiàn)在后期強(qiáng)度。分析其原因是再生粗骨料棱角多，表面粗糙，且附有部分砂漿，又在后期機(jī)械破碎過程中骨料內(nèi)部產(chǎn)生的微小裂紋，再生粗骨料吸水快、水率偏高，微裂紋中飽和水又會降低再生混凝土結(jié)構(gòu)界面的致密性，從而影響了混凝土的抗壓強(qiáng)度。

再生粗骨料的摻量多少對混凝土抗折強(qiáng)度影響不大。

2 應(yīng)用前景分析

當(dāng)前對建筑垃圾加工處理后作為再生混合粗骨料的研究很多，但是研究也僅局限于工作性能和力學(xué)性能、熱工性能等方面，對于天然骨料混凝土可以集中用于配制高強(qiáng)度混凝土，應(yīng)用于結(jié)構(gòu)的主要受力構(gòu)件。而再生混凝土可以運(yùn)用于強(qiáng)度低的混凝土工程中，減少了對環(huán)境的破壞。不僅增加了可觀的經(jīng)濟(jì)效益，而且是我國目前提倡的建設(shè)節(jié)約型社會一種具體實(shí)施的措施，有利于推動循環(huán)經(jīng)濟(jì)建設(shè)，有利于經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]馬永志，邢振賢，韓嵐嵐，等.建筑垃圾骨料性能及再生混凝土的性能研究初探[J].四川建材，2018（11）：20-21.

[2]孫宏博，牛洪濤，許懷進(jìn).再生骨料混凝土的配制及應(yīng)用研究[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2019（2）：157-158.

[3]徐陳，再生混凝土的抗壓強(qiáng)度分析及其影響因素研究[J].四川水泥，2018（9）：313.

[4]余曉峰，姚謙峰，王國亮，等.再生混凝土密肋復(fù)合墻體受力性能試驗(yàn)研究[J].西安建筑科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2009（12）：827-833.

[5]程光輝.再生粗骨料取代率對混凝土性能影響研究[J].湖南交通科技，2018（12）：65-67.