再生混凝土力學(xué)性能的試驗(yàn)研究

張 婷（廣東理工學(xué)院，廣東 肇慶 526000）

我們國(guó)家現(xiàn)在正大力發(fā)展建設(shè)，在發(fā)展建設(shè)的同時(shí)又產(chǎn)生了一些問(wèn)題。首先，新建建筑需要消耗大量的砂石、混凝土、水泥等材料，而這些材料也會(huì)隨著時(shí)間的增加逐漸減少；其次，城市中大量的舊建筑物需要進(jìn)行改造、拆除，必然會(huì)造成大量的建筑垃圾。根據(jù)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，我們國(guó)家近年來(lái)每年所產(chǎn)生的建筑垃圾、廢棄物將近達(dá)到7億t左右，產(chǎn)生的環(huán)境、資源問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重[1]。肖建莊[2]總結(jié)發(fā)現(xiàn)通過(guò)再生混凝土可以很好解決建筑垃圾資源化問(wèn)題，具有很重要的社會(huì)效益；杜婷等[3]從定性、定量的角度及微觀、宏觀方面綜合分析認(rèn)為，再生骨料具有很大的經(jīng)濟(jì)效益，以及大規(guī)模工業(yè)化的生產(chǎn)可以擴(kuò)大該經(jīng)濟(jì)效益；徐亦冬等[4]用生命周期評(píng)價(jià)的方法證明了再生混凝土可以將廢棄物的排放量從正排放轉(zhuǎn)為負(fù)排放，具有很大的環(huán)境效益。國(guó)家可持續(xù)發(fā)展和綠色環(huán)保的趨勢(shì)是將再生混凝土技術(shù)應(yīng)用到國(guó)家建設(shè)中來(lái)。

再生混凝土（recycled aggregate concrete,RAC）是指將廢棄混凝土塊進(jìn)行破碎、清洗、分級(jí)后得到的再生骨料，按著一定的比例和級(jí)配進(jìn)行混合、一部分或者全部代替天然骨料制成的混凝土[5]。再生混凝土是我們國(guó)家今后發(fā)展的一個(gè)趨勢(shì)，因?yàn)樵偕炷量梢院艽蟪潭壬辖鉀Q我們國(guó)家現(xiàn)在資源緊缺，以及資源浪費(fèi)的問(wèn)題。

1 再生混凝土的現(xiàn)狀及發(fā)展背景

在建筑行業(yè)中會(huì)用到各種各樣的建筑材料，如混凝土、水泥、石子等，其中混凝土是不可缺少的重要材料，但是隨著城市的大規(guī)模發(fā)展和混凝土的大規(guī)模使用，資源耗費(fèi)的情況越來(lái)越嚴(yán)重，混凝土廢棄物也越來(lái)越多，怎么重新利用起來(lái)，逐漸變成了全球都在關(guān)注的問(wèn)題。混凝土的大量使用讓混凝土的使用量已經(jīng)達(dá)到了上限，針對(duì)這個(gè)問(wèn)題我們國(guó)家相關(guān)人員一定要重視起來(lái)，想辦法提高廢棄物的再使用率，這對(duì)將來(lái)建筑行業(yè)的發(fā)展是一個(gè)非常重要的保障。最近幾年許多國(guó)家都認(rèn)識(shí)到了建筑廢棄物的問(wèn)題，逐步在研究如何加強(qiáng)廢物再次使用的有效方法。我們國(guó)家也提倡綠色環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展的理念，也在不斷地開(kāi)展相關(guān)建筑廢棄物的實(shí)驗(yàn)研究，運(yùn)用再生技術(shù)使廢棄物能夠多次的再重新應(yīng)用到城市建設(shè)中來(lái)。

混凝土的基本成分包括粗骨料、細(xì)骨料、水泥和水，再生混凝土就是將廢棄的混凝土經(jīng)過(guò)破碎、篩選，再重新作為骨料填入新的混凝土中。再生混凝土根據(jù)摻加骨料的不同可以分成下面幾種情況：第一種情況，骨料全部為再生骨料，稱為全再生混凝土；第二種情況，粗骨料為再生粗骨料、細(xì)骨料仍然為天然砂；第三種情況，粗骨料為自然碎石塊或鵝卵石、細(xì)骨料為再生細(xì)骨料；第四種情況，再生骨料替代一些粗骨料或細(xì)骨料。再生混凝土的發(fā)展經(jīng)歷了一個(gè)從認(rèn)識(shí)到實(shí)踐的過(guò)程，通過(guò)國(guó)家調(diào)研政策出臺(tái)、研究活動(dòng)開(kāi)展、規(guī)范文件制定、應(yīng)用實(shí)施等，得到一個(gè)結(jié)論——再生混凝土的發(fā)展歷程與未來(lái)趨勢(shì)[6,7,8]，如下圖1所示，今后再生混凝土發(fā)展的一個(gè)新方向?qū)⑹侨偕炷痢Ｈ欢ㄖ谔幚砑庸こ稍偕止橇稀⒓?xì)骨料過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的再生粉體[9]，再生粉體也是屬于建筑垃圾，只有同時(shí)將這幾種再生材料同時(shí)利用起來(lái)，才能達(dá)到最全面消納建筑垃圾的目的，才能真正解決目前資源耗費(fèi)的情況。未來(lái)，全再生混凝土的定義將是同時(shí)使用再生粗骨料、再生細(xì)骨料和再生粉體的混凝土[10]，圖1為再生混凝土的發(fā)展歷程。

2 粗骨料對(duì)再生混凝土力學(xué)性能的影響

對(duì)再生混凝土力學(xué)性能的影響因素有很多，包括廢棄混凝土的強(qiáng)度、再生骨料的破碎工藝、再生骨料的取代率、礦物料摻量及配合比等，本文主要研究再生粗粗骨料在不同取代率情況下再生混凝土的抗壓強(qiáng)度變化。

圖1 再生混凝土的發(fā)展歷程

2.1 試驗(yàn)原材料

粗骨料：天然粗骨料，再生粗骨料為5mm～20mm連續(xù)級(jí)配骨料。細(xì)骨料：天然河砂。水泥：42.5級(jí)水泥。

2.2 試驗(yàn)配合比設(shè)計(jì)

再生混凝土配合比設(shè)計(jì)的影響因素有很多，有些因素和普通混凝土配合比設(shè)計(jì)的影響因素相同，還有一些因素也會(huì)影響再生混凝土的性能，比如粗、細(xì)骨料的吸水性、表觀密度和粗、細(xì)骨料替代率等其他因素。混凝土配合比設(shè)計(jì)的方法有很多，比如有基于水灰比的配合比設(shè)計(jì)方法、附加用水法[11]等，本試驗(yàn)配合比設(shè)計(jì)采用附加用水法。本試驗(yàn)所選用的粗骨料全部都是干燥狀態(tài)，附加用水的多少由飽和狀態(tài)下再生骨料和天然骨料的吸水率[12]來(lái)決定，如下式（1）所示。

式中mRA-再生骨料的質(zhì)量，kg;

SRA-再生骨料的吸水率，%；

SNA-天然骨料的吸水率，%。

2.3 試驗(yàn)參數(shù)設(shè)計(jì)

對(duì)于再生混凝土配合比的研究是比較多的，但是由于再生骨料的特性波動(dòng)性比較大，所得結(jié)論也不盡相同甚而可能相反[13]。本文的坍落度目標(biāo)是控制在150mm左右，通過(guò)參考普通混凝土配合比設(shè)計(jì)方法，擬定各組試配配合比，再根據(jù)和易性、坍落度來(lái)調(diào)整用水量，滿足泵送混凝土的要求。

砂率保持36%不變，主要的變量是再生粗骨料的占比，混凝土試驗(yàn)配合比見(jiàn)表1。各組坍落度均控制在140mm～160mm之間，基本符合目標(biāo)坍落度要求，而且再生混凝土黏聚性、保水性也比較好。

表+ 混凝土試驗(yàn)配合比

2.4 試驗(yàn)結(jié)果分析

經(jīng)過(guò)28d的齡期養(yǎng)護(hù)，各個(gè)試件的強(qiáng)度見(jiàn)表2。

表+ 28d抗壓強(qiáng)度

從表2中可以看出2-5號(hào)再生混凝土的抗壓強(qiáng)度相比天然骨料混凝土有不同程度的下降，比天然混凝土分別降低了0.5%、1.3%、1.8%、3.6%。但是，對(duì)于C35強(qiáng)度及以下等級(jí)的混凝土用再生粗骨料來(lái)替代是完全滿足其強(qiáng)度要求的。

3 結(jié)語(yǔ)

再生混凝土的抗壓強(qiáng)度等級(jí)隨著再生粗骨料的取代率增大而逐漸減小，但是基本滿足C35以下的混凝土強(qiáng)度要求。

用再生粗骨料制備再生混凝土，其配合比設(shè)計(jì)方法與普通混凝土配合比設(shè)計(jì)方法基本相同。但是再生粗骨料有較大的吸水性，而且表面水泥砂漿成分也比較高，在配制時(shí)需要用附加用水的方法來(lái)處理。

要想提高再生混凝土的力學(xué)性能，還可以考慮加入其他的摻合料，如粉煤灰、纖維等。

總之，通過(guò)對(duì)再生混凝土的配合比對(duì)混凝土力學(xué)性能的研究，可以對(duì)廢棄混凝土進(jìn)行再利用，既可以減少混凝土工程對(duì)天然材料的索取，又保障了生態(tài)自然環(huán)境，是未來(lái)建筑業(yè)綠色環(huán)保的發(fā)展趨勢(shì)，也保障了現(xiàn)代化城市建設(shè)朝著可持續(xù)方向發(fā)展，使再生混凝土技術(shù)應(yīng)用到國(guó)家建設(shè)中來(lái)，符合國(guó)家可持續(xù)發(fā)展和綠色環(huán)保的理念。