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

（西安思源學院， 陜西 西安 710038）

0 引言

目前發達國家的廢棄混凝土再生利用率高達為90%，而我國廢棄物資源綜合利用率不足5%，因此再生骨料混凝土技術研究與應用迫在眉睫。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在于再生骨料的孔隙率、吸水率、壓碎指標、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對比

1 力學性能

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 級粉煤灰、硅粉、超細礦粉）為原料進行試驗。研究表明：膠凝材料總量240kg，礦粉摻量84%，超細粉煤灰摻量16%時，天然粗骨料混凝土3 天、28天、56 天的立方體抗壓強度最高，復摻礦粉與硅灰的抗壓強度次之，單摻粉煤灰抗壓強度最差；采用礦粉與超細粉煤灰復摻時，再生粗骨料和天然粗骨料混凝土該強度相差不大；28 天劈裂抗拉強度（超細粉煤灰16%）最優。超細粉煤灰摻量16%時，再生骨料混凝土28 天的抗折強度略低于天然骨料的混凝土略低0.25MPa，因而復配礦物摻合料制備的混凝土工作性能和力學性能較礦物摻合料單摻好刁子坤等研究了磨細鋼渣取代率越高，再生粗骨料自密實混凝土28d 抗壓強度越差；采用10%鋼渣和15%粉煤灰取代水泥顯著促進后期抗壓強度增長，具有一定的經濟優勢。

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 天抗壓強度；反之，單摻礦粉，再生骨料混凝土28 天強度有所增加。

梁強強，鄭揮欣對再生粗骨料混凝土進行和易性、抗壓強度、收縮性進行研究得出結論：再生粗骨料壓碎指標較天然骨料低，與天然骨料值相比顆粒級配、吸水率、空隙率要高；再生骨料取代率會影響混凝土的和易性能與抗壓強度值，且再生骨料取代率不大于40%；預處理再生粗骨料有助于混凝土的流動性，同時坍落度可保持不變，而預處理對再生骨料抗壓強度不利。再生骨料。這一結果正和牛娜娜等人研究的再生粗骨料對混凝土強度的結論一致。

韓風霞，曹佃雨，劉清等研究人員采用再生粗骨料取代率為50%，在其中摻入不同質量分數20%、30%、40%的粉煤灰、礦渣進行混凝土抗壓強度、抗拉強度試驗，得出結論：粉煤灰、礦渣有助于提高再生粗骨料混凝土的強度，復摻摻合料比單摻更有利于再生粗骨料的抗壓強度與抗拉強度。

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 級粉煤灰，S95級礦渣粉，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最優配合比為水泥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 天抗壓強度為41.9MPa；經混凝土快凍法200 次凍融循環后，測得抗壓強度損失率12.1%。引氣劑摻量由0.016Kg/m3提高到0.032kg/m3，抗壓強度損失率提高了7.9%。結果表明，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，得到了最優抗凍等級的再生骨料混凝土配合比。試驗證明了再生骨料摻量分別為0%、40%，混凝土強度損失率分別13%、11.9%；經過正交分析，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為F200 再生骨料混凝土是可以生產應用的。

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。該試驗數據說明：將不同摻合料，如II 級粉煤灰、超細礦粉、硅粉復合取代水泥有利于抗氯離子侵蝕提高；C60 混凝土在標準養護28 天后，再在自然環境下靜置7 天測得再生骨料混凝土抗壓強度為59.70MPa，低于天然骨料混凝土6.55MPa，擴散系數也低于C45/C50 再生骨料混凝土。因此混凝土強度等級越高，仍具有很好的抗氯離子滲透性。但差于天然混凝土，其他學者也印證了這一研究結果[3]。

2.3 抗碳化性

國外學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，根據二次水化反應機理，可知磚內有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反應需要大量水分，因此再生骨料具有較高吸水性。再生骨料經碳化處理后，表層水泥砂漿強度有略微的提高，這有利于混凝土抗壓強度和抗彎強度。碳化深度與碳化時間、水膠比、再生粗骨料替代率、礦物摻合料含量有密切的關系；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使抗碳化性降低；提高原始混凝土強度可以降低混凝土碳化。

3 結語

國家大力支持環境保護，如何提高再生混凝土的力學性能及耐久性，解決了這關鍵問題推廣和應用再生骨料對資源循環有非常重要的意義。國內外研究學者通過骨料預處理，添加橡膠粉末，不同品種纖維，超細礦粉或者復摻摻合料等方法可顯著提高再生混凝土的力學性能，但仍然不能與天然混凝土強度相當。因而如何將再生骨料混凝土應用到實際工程也是今后推廣的方向。