廢棄混凝土循環利用工作性能研究

趙金良　薛炳深　劉杰

（中鐵三局集團股份有限公司　山西　太原　030000）

廢棄混凝土循環利用工作性能研究

趙金良薛炳深劉杰

（中鐵三局集團股份有限公司山西太原030000）

本文對廢棄混凝土利用現狀、問題與發展趨勢進行綜述，對廢棄混凝土再生骨料的性質、再生混凝土的配合比設計及工作性能、再生混凝土的力學性能進行了研究。研究表明：再生骨料吸水率大會影響混凝土的早期及后期力學性能；利用高活性超細礦物摻合料的漿液對再生骨料進行強化試驗，通時采用高效抗滲防水劑可顯著提高再生骨料混凝土強度；通過對比試驗研究了再生混凝土的力學性能。

廢棄混凝土；再生骨料；循環利用；工作性；吸水率

引言

廢棄混凝土循環利用技術可實現對廢棄混凝土的再加工，使其恢復原有性能，形成新的建材產品，從而既能使有限資源得以利用，又解決了部分環保問題。這是發展綠色混凝土，實現建筑資源環境可持續發展的主要措施之一。

1　廢棄混凝土研究的相關概念

廢棄混凝土是指大量舊建筑物被拆除產生的大量建筑垃圾。將廢棄混凝土塊經過破碎、清洗、分級后，按一定比例與級配混合，部分或全部代替砂石等天然骨料配制而成的新的混凝土，簡稱再生混凝土。

2　再生骨料加工生產

①預處理階段∶除去廢棄混凝土中的其他雜質，用顎式破碎機將混凝土塊破碎成40mm直徑的顆粒；③碾磨階段∶混凝土塊在偏心轉筒內旋轉，使其相互碰撞，摩擦，碾磨，除去附著于骨料表面的水泥漿和砂漿；③篩分階段∶最終的材料經過過篩，除去水泥和砂漿等細小顆粒，最后得到的即為高性能再生骨科。

3　再生骨料混凝土的配制與力學性能

本文主要研究了再生骨料混凝土的抗壓強度、抗折強度、軸心抗壓、劈拉強度和彈性模量等試驗。

3.1原材料

（1）骨料

再生粗骨料∶來自中鐵三局滬昆客專云南段項目經理部經破碎機破碎的廢棄混凝土，級配為連續級配，粒徑在5～31.5mm的再生骨料，壓碎指標為40%。

普通粗骨料∶石灰巖，連續級配，粒徑為5～31.5mm，壓碎指標為8%。

細骨科∶機制砂，細度模數3.0。

（2）水泥

云南宜良紅獅水泥集團公司生產的普通磚酸鹽水泥，強度等級為42.5MPa。

（3）外加劑

四川巨星有限公司生產的JY-GBNH1（高性能聚羧酸緩凝型減水劑）。

3.2配合比

研究中設計了強度等級為C30的配合比（表1），人工振搗，控制坍落度70～90mm。

3.3力學性能

表1　混凝土單位配合比

以上配比的再生混凝土抗壓強度、抗折強度、軸心抗壓強度、彈性模量試驗結果如下∶

（1）再生骨料對混凝土抗壓強度的影響。

試驗結果（表2、圖1）表明，再生混凝土的早期強度略高于普通混凝土，而后期強度卻低于普通混凝土。早期強度高，主要是由于再生骨料的吸水率高于普通骨料導致∶加水拌和后，再生骨料大量吸收新扦水泥漿中多余的水分，既降低了粗骨料表面水灰比，又降低了混凝土拌和物的有效水灰比∶其次再生混凝土表面包裹著水泥砂漿，使再生骨料與新的水泥砂漿之間彈性模量相差較小，界面結合可能得到加強，同時，再生骨料表面的許多微裂縫會吸入新的水泥顆粒，使接觸區的水化更加完全，形成致密的界面結構。由于界面結合得到了強化，因再生骨料強度較低而導致的其強度的劣化得到了一定程度的補償，在配制強度較低的混凝土時其在早期強度上強于普通混凝土。

表2　混凝土抗壓強度

圖1　混凝土抗壓強度比較

而后期由于再生骨料在破壞過程中，骨料本身因有不同組分，受力后存在一些微裂縫，導致骨料強度較低，進而影響到了再生混凝土的后期強度；其次，再生骨料與新舊水泥漿之間在一些區域結合較弱，有較大的空隙率，在承受軸向應力時容易形成應力集中現象，因此后期強度不如普通混凝土。

含雜質的再生混凝土其早期與后期強度明顯不如普通再生混凝土，其重要原因可能是磚塊與砌塊等的自身強度較再生骨料要低，且雜質的孔隙率也明顯大于普通骨料和再生骨料，導致其強度的劣化更加嚴重。總體看來，再生混凝土的抗壓強度比同配合比的普通混凝土下降了10～40%。

（2）再生骨料對混凝土抗折強度的影響。

抗折強度試驗結果表明，再生骨料混凝土的抗折強度比普通骨料混凝土稍低，折壓比也較小。

（3）再生骨料對混凝土劈裂抗拉強度的影響。

再生混凝土在劈裂抗拉強度上比普通混凝土略低，雜質對混凝土的劈裂抗拉有影響。

（4）再生骨料對混凝土軸心抗壓強度的影響。

再生混凝土在軸心抗壓強度上略低于普通混凝土，含雜質的再生混凝土軸心抗壓強度低于無雜質的再生混凝土。

（5）再生骨料對混凝土靜力彈性模量的影響。

再生混凝土的彈性模量較普通混凝土要低，骨料中雜質對其影響也較大，這是由于再生骨料中有大量的老舊砂漿附著于原骨料顆粒上，導致了其彈性模量下降，由于彈性模量低，變形大，可以預計再生混凝土具有較好的抗震性能和極限拉伸性能。

3.4為了提高再生骨料混凝土的強度，我們采用超細礦粉漿液對再生骨料進行強化以及在配合比中摻入防水劑進行試驗，下面是采用C30配合比的強度試驗，其中防水劑摻量為水泥摻量的10%。

利用高活性超細礦物摻合料的漿液對再生骨料進行強化試驗，通時采用高效抗滲防水劑做為提高再生骨料混凝土強度的措施之一。

4　結論

（1）再生骨料的兩組混凝土都表現出早期強度較高而后期強度略低的特點，其主要原因是再生骨料的吸水率大，降低了混凝土的有效水灰比，是早期強度較高∶而后期強度則由于再生骨料中含有的微裂縫，使骨料自身強度不高，影響到了混凝土的后期強度∶再生骨料上附著的老舊砂漿則導致再生混凝土的彈性模量略低于普通混凝土，使再生混凝土具有較好的抗震性能和抵抗荷載的能力。

（2）利用高活性超細礦物摻合料的漿液對再生骨料進行強化試驗，通時采用高效抗滲防水劑做為提高再生骨料混凝土強度的措施之一。

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TU528

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∶2015-2-20