再生細骨料對混凝土力學及抗凍性能的影響

賈昊凱

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再生細骨料對混凝土力學及抗凍性能的影響

賈昊凱

（運城職業技術學院 山西省運城市 044000）

近年來，城市住宅和城市建設速度相比過去有了很大的提升，使得以往很多舊建筑物被拆除，帶來的就是大量的建筑垃圾出現。此前，建筑垃圾大部分將被用于道路鋪平中的填充材料，甚至會被直接丟掉，導致大部分材料沒有被充分利用，而丟棄的也造成了更多的資源浪費，再生混凝土的出現就使得這些問題被有效解決。再生混凝土就是對廢棄的混凝土進行粉碎工作，取代原混凝土骨料而獲得。在此基礎上，本研究對再生細骨料的相關問題進行詳細探究，以期為有關方面的研究提供參考借鑒。

再生細骨料；混凝土力學；抗凍性能

1引言

現階段，再生骨料混凝土技術已被得到廣泛應用，是發展綠色生態混凝土的重要決策之一，內容是對混凝土的固體廢棄物進行再利用。但是，目前對再生骨料混凝土技術的研究局限于再生骨料對混凝土力學性能的影響，而對再生混凝土的耐久性研究停留在起步階段。對于再生骨料來說，骨料孔隙率的增加，會加劇滲透性增強，容易吸收水分，因此，多孔混凝土內部結構的水飽和程度高，會嚴重影響混凝土的抗凍性；另外，孔隙結構也可以釋放因結冰和遷移而出現的靜水壓力和滲透壓力，一定程度上降低了凍融環境下混凝土的破壞。

2 材料與方法

2.1 材料

普通水泥（P·O 42.5R）采用某水泥廠生產的水泥，性能符合要求。采用聚羧酸高效減水劑，使用自來水為拌合水和養護水。砂為水洗砂，符合JGJ52-2006《普通混凝土用砂質量標準》的規定，在Ⅰ區范圍的限制下設定顆粒級配，細度模數為3.5；天然細骨料的技術性質符合JGJ52-2006《普通混凝土用石質量標準》的規定，顆粒粒徑在10~20mm之間的偏多。經鉆芯取樣測得再生骨料的強度為49.4MPa，其源自該市的建筑混凝土結構，經過破碎、篩分為粒徑為5~20mm 的再生骨料。表1為試驗用細骨料性能參數。

表1試驗用細骨料性能參數

2.2 試驗方案

實驗中混凝土為C30混凝土，36%的砂率，配置強度為38.2MPa，再生細骨料的置換率不超過30%，再生細骨料代替天然砂比例分別為：0、5、10、15、20、25（%），選替代率0%的組為對照組。用100mm×100mm×100mm大小的三聯測試模型進行實驗。經過材料的選擇、攪拌、成型和振動等過程確定模型；每個組合共7組、21個試件，每組3塊，在進行規定時間段的養護之后，分別進行28、60、90（d）的試塊抗壓強度測定和28d的劈裂抗拉強度測定，經過25、50、75（次）動容循環后，進行抗壓強度的測定。表2為混凝土配合比。

表2試驗混凝土配合比表

3 試驗結果與分析

3.1 物理力學性能

混凝土物理力學性能呈現于如下變化，由于再生細骨料密度較天然砂小，無論新拌混凝土或硬化混凝土，其密度隨再生細骨料摻量的增加而減小，而混凝土抗壓強度與抗折強度均隨再生細骨料替代率的增加而下降。

而再生細骨料的摻加對混凝土抗壓強度與抗折強度的影響不盡相同。再生細骨料替代率的增加對低水灰比普通混凝土和引氣混凝土抗壓強度影響更為明顯，由于新舊水泥漿體間存在明顯的性能差異，從而導致隨再生細骨料替代率的增加，混凝土抗壓強度下降更為明顯。

如實驗所示，對摻入再生細骨料混凝土，劈裂抗拉強度高于對照組，隨著再生細骨料替代率的增加，再生細骨料混凝土的劈裂抗拉強度呈現出先增大后減小的趨勢變化。再生細骨料的最佳替代率為15%，拉伸強度為對照組的1.76倍。但舊的水泥漿有許多細小的裂紋，吸水能力較高，使得再生細骨料和新水泥漿體接觸界面出現水分虧缺，降低水泥水化速率，減緩界面強度的形成。再生細骨料的置換率超過15%時，混凝土的劈裂抗拉強度減小，趨于穩定。

3.2 抗凍性能

從圖1可以看出，經過快速凍融循環到200次后，混凝土的凍融破壞速度將加快。以100%的替代率為例，循環250次時，再生細骨料混凝土普通質量的質量損失已超過5%，停止凍融試驗；高品質的再生細骨料混凝土的相對動彈性模量為71.3%、質量損失率為3.9%，質量損失率相較于天然骨料混凝土增加了0.3%，相對動彈性模量下降6.4%。

圖1不同品質再生細骨料混凝土的質量損失率與相對動彈性模量

這是因為再生細骨料表面粗糙，附著砂漿含量大，在破碎過程中會出現較多的裂紋，使再生混凝土的用水量增多，增大水灰比的同時增大了混凝土的孔隙率，存積了較多的游離水，更容易造成凍融破壞；而高質量的再生細骨料在處理過程中，會去掉突出邊緣和表面硬化的水泥砂漿，改進粒型和再生細骨料的級配，其基本性能類似于天然骨料，可提高再生混凝土的壓實度，由此提升再生骨料混凝土的品質的同時也提升其抗凍性。

4 分析與討論

再生細骨料混凝土的高收縮率取決于其多孔結構和高吸水性。多孔結構在很大程度上對界面區水的遷移產生影響，進而改變界面過渡區水化產物的微觀結構。對于高吸水性的再生細骨料，當含水率過高或過低時，界面過渡區的微觀結構大量的失水或富水，造成收縮率進一步增加。而對于含水適量的再生細骨料，在混凝土凝結硬化、維護和使用過程中，由于再生細骨料孔的尺度比水泥石中毛細孔的尺寸要大，預吸水再生骨料中儲存的水會隨著水泥水化而遷移到水泥石上，促進水泥顆粒的進一步水化。所以，適度預吸水的再生細骨料作為在混凝土內部的水分儲備，在一段時間內能自動補給水泥水化用水，對混凝土干縮起到一定的補償作用，后期收縮較普通混凝土放緩。

5 結論

（1）普通混凝土抗壓強度和抗折強度均隨再生細骨料替代率的增加而下降明顯。

（2）對于高水灰比（0.52）混凝土，無論是否摻加再生細骨料，其抗凍性能均很差，通過摻加引氣劑可提高其抗凍融循環能力，但抗凍耐久性仍較差。

（3）對于低水灰比（0.35）混凝土，由于本身具有高抗凍耐久性，摻加再生細骨料不會對其抗凍耐久性能產生明顯影響。

（4）對比再生細骨料混凝土，通過降低水灰比比摻加引氣劑更能顯著提高混凝土抗凍耐久性。

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TU528

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1007-6344（2017）03-0353-01

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