再生混凝土骨料含水狀態和新拌混凝土的性能

摘要：本文通過分析對比不同配合比的實驗結果，研究了再生混凝土骨料在不同的含水（自然干燥、飽和面干、完全干燥）狀態下制得的新混凝土的流動性、抗壓強度、劈裂張拉強度和干縮性能。試驗結果表明，新拌混凝土的初始坍落度隨著再生骨料含水量的增大而減小，坍落度損失也隨著再生骨料含水量的增大而減小。用100%再生骨料制備的混凝土的早期強度較低，但經過28d之后，各種混凝土的抗壓強度趨于接近。但是，由飽和面干狀態和干燥狀態的再生骨料制備的混凝土的劈裂張拉強度和干縮值明顯高于其它混凝土。

關鍵詞：建筑垃圾；再生混凝土骨料；強度；干縮

大規模的城市建設和遍布各地的公路網的翻新產生了大量的舊混凝土，對這些舊混凝土的合理處置是當今世界面臨的一個大課題。目前，國內對再生混凝土骨料混凝土的研究也取得了一定的進展。為了再生骨料混凝土結構的耐久性，有必要深入認識再生骨料品質與新混凝土性能之間的關系。本研究考慮了不同含量的再生混凝土骨料在自然狀態、飽和面干狀態（SSD）和干燥狀態下制備的新混凝土的流動性能、抗壓強度和劈裂強度、干縮等性能。

1 引言

目前，我國建筑垃圾的數量已占到城市垃圾總量的30%～40%。絕大部分建筑垃圾未經任何處理，便被采用露天堆放或填埋的方式進行處理，造成了嚴重的環境污染。廢棄混凝土作為建筑垃圾的最重要組成部分，經估算2003年我國的混凝土廢料量已經達到了1.8億噸，給環境造成了較大的負面影響。同時，混凝土生產需要大量的砂石骨料，而隨著對天然砂石的不斷開采，天然骨料資源亦將趨于枯竭，且其開采的運輸能耗與費用驚人，對生態環境的破壞也十分嚴重。再生骨料混凝土簡稱再生混凝土，廢棄混凝土作為再生骨料的來源又稱母體混凝土。廢棄混凝土塊經過破碎、清洗與分級后形成的骨料簡稱再生骨料；再生骨料部分或全部代替砂石等天然骨料配制而成的混凝土稱為再生骨料混凝土。充分利用再生骨料混凝土，不但能有效降低建筑垃圾的數量，減少建筑垃圾對自然環境的污染，同時利用再生骨料制造再生骨料混凝土還能減少建筑工程中對天然骨料的開采。所以再生混凝土骨料的發展前景十分可觀，本文就再生混凝土骨料的性能做了一些探討。

2 原材料及實驗方法

再生混凝土骨料由廢混凝土經分選破碎而得，分為10mm和2Omm2個等級。粗骨料在使用時將10mm和2Omm的骨料按1：2的比例加入。干燥的再生骨料系在105℃爐中烘24h而制得；再生飽和面干狀態骨料系在水中浸泡24h，再用濕毛巾擦干表面而成。水泥為本地區生產的硅酸鹽水泥，相當于ASTM第一類水泥。該水泥的密度為3.16，比表面積為3519cm2/g。所用河砂的細度模數為2.11。天然骨料采用了本地產花崗巖石，2種花崗巖骨料的公稱粒徑分別為10mm和2Omm。混凝土的基本配合比為（kg/m3）：水泥382，水210，砂石18OO，砂率37%，其中水的用量為骨料在飽和面干狀態下的加入量。混凝土混合物的流動性采用坍落度筒法，抗壓強度和劈裂強度采用100mmX100mmX100mm試件，混凝土干縮采用比長儀法，試件尺寸為280mmX70mmX70mm

3 混凝土的性能

3.1 混凝土的工作性

采用再生混凝土骨料可使混凝土的初始坍落度增加。這是由于為保持相同的自由水量，用多孔的再生混凝土骨料配制混凝土時需要更多的拌合水。干燥的再生骨料，加入的拌合水比較多；當混凝土中含有較多的干燥再生骨料時，其初始坍落度也就大。但是，干燥狀態的再生骨料配制的混凝土經過一段時間放置后其坍落度損失很快。因為干燥的再生骨料吸水速度快、吸水量大，坍落度損失也就最快。這一點已經在相關的研究中得到證實。

3.2 抗壓和劈裂強度

眾多的文獻研究表明再生骨料混凝土的抗壓強度和再生骨料的替代率密切相關，當再生骨料替代率在30%以下時，再生骨料混凝土與普通骨料混凝土抗壓強度差距不大，在8%內，如果再生骨料替代率繼續提高，再生骨料混凝土抗壓強度隨著再生骨料替代率的增大而降低，再生骨料50%取代天然粗骨料時，再生骨料混凝土抗壓強度降低5%-20%不等，當再生骨料100%取代天然粗骨料時，再生骨料混凝土抗壓強度降低較多，最大降幅達到30%。同時相關試驗表明：由于再生骨料混凝土和天然骨料混凝土的骨料成分不同，它們抗壓強度隨齡期的增長情況也不相同，與天然骨料混凝土相比，同一水灰比的再生骨料混凝土的28d抗壓強度約低15 %，但其相差的幅度會隨著齡期的增長而慢慢縮小。各種不同的骨料配制的混凝土的強度發展表現出一定的差別。在3d和7d，天然骨料混凝土顯示出最高的強度，而含再生骨料的混凝土的強度則隨著再生骨料比例的增加而降低。隨著水化產物的逐漸形成，界面過渡區逐漸被填充，界面的結合強度也逐漸得到加強，強度也隨之增加。在28d，所有6個配比的混凝土的抗壓強度已經比較接近。在90d齡期，各混凝土的抗壓強度更加接近。含有各種骨料的混凝土的劈裂強度都隨著齡期的增加而增加，但骨料的類型和含水狀態對混凝土的劈裂強度有明顯的影響。用100%完全干燥和飽和面干的再生骨料配制的混凝土的劈裂強度在各個齡期都低于其它混凝土。經過90d養護后，隨著再生混凝土骨料取代天然骨料的比例的提高，劈裂強度相應降低，尤其是當再生骨料處于完全干燥或飽合狀態時受到的影響將更大。

3.3 干縮性能

干縮是混凝土的一個重要的性能指標，它關系到混凝土的強度、體積穩定性、耐久性等性能。通常，混凝土的干縮與其所處的環境相對濕度、試件尺寸、水灰比以及骨料類型有關。各種混凝土的干縮都隨齡期的增長而增加，在各個齡期，混凝土的干縮率以骨料類型不同而不同，再生骨料含量較低的混凝土的干縮在28d齡期就基本完成，而再生骨料含量較高（50%以上）的混凝土干縮持續的時間比較長，但大部分干縮發生在14d內。在56d以后，干縮速率十分緩慢，干縮的增量十分有限。對上述試驗結果分析可知，干縮性能的顯著差別是由骨料的差別所引起的，且干縮量隨再生骨料的用量而增加。如果使用完全干燥或水飽和的再生骨料，則由這些骨料配制的混凝土的干燥收縮進一步加大。再生混凝土骨料較低的劈裂強度和較高的干縮值的特性是其多孔結構所決定的。多孔結構將顯著影響水分在界面區的傳輸過程，進而改變界面過渡區水化產物的微觀結構。對于吸水能力較大的再生骨料，當其含水過高或過低時，這些骨料的周圍可能因為大量失水或因水膜過厚而造成界面區微結構的多孔性，并導致劈裂強度的降低和干縮加劇。在結構逐漸密實以后，混凝土的強度和收縮特性將會得到改善。如果能夠改善再生混凝土骨料的吸水特性，那么。再生骨料混凝土的劈裂強度和收縮特性可望得到改善。

3.4 坍落度

再生骨料混凝土隨著再生骨料替代率的增高坍落度急劇下降。由于再生骨料比天然骨料的空隙多，吸水率大，所以在相同水灰比的條件下再生骨料的取代率越高，再生骨料混凝土的坍落度就越低。同時再生骨料表面粗糙，棱角眾多，增大了拌和物在攪拌與澆筑時的摩擦力，降低了再生骨料混凝土坍落度。再生骨料混凝土的坍落度隨水灰比的增大而增大，這和普通混凝土是一致的，因此，為了達到再生骨料混凝土工作性能的要求，必然要求提高再生骨料混凝土的水灰比，從而增大了再生骨料混凝土的用水量。同時再生骨料混凝土坍落度問題可以通過在再生骨料混凝土中加入適量的粉煤灰或高效減水劑來提高坍落度的同時可以保證有較好的保水性和粘聚性。

4 結論

在自由水相同的條件下，使用再生混凝土骨料可以提高拌合物的初始坍落度，但坍落度損失增加。含再生混凝土骨料的混凝土的抗壓強度隨再生骨料取代天然骨料數量的增加而降低。但不同混凝土之間的差別隨著齡期的增加而減小。用完全干燥和水飽和狀態的再生骨料配制的混凝土的劈裂張拉強度明顯低于其它混凝土。含再生骨科的混凝土的干縮值高于含天然骨料的混凝土，且隨著再生骨料含量的增加而增大。由完全干燥或水飽和的再生骨料配制的混凝土的干縮率將顯著提高。

參考文獻

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