廢棄混凝土再生粗骨料對混凝土性能的影響★

高 燕 杜 盼 吳從亮

(1.四川建筑職業技術學院，四川 德陽 618000； 2.四川華西綠舍宏泰混凝土有限公司，四川 德陽 618300)

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廢棄混凝土再生粗骨料對混凝土性能的影響★

高 燕1杜 盼1吳從亮2

(1.四川建筑職業技術學院，四川 德陽 618000； 2.四川華西綠舍宏泰混凝土有限公司，四川 德陽 618300)

用廢棄C15混凝土試塊制備的再生粗骨料部分或全部替代碎石拌制混凝土，探討了再生粗骨料替代率對不同強度等級混凝土和易性和抗壓強度的影響。結果表明：替代率較小時對混凝土和易性有所改善，但較大時會引起混凝土坍落度下降。當替代率增大，低等級混凝土抗壓強度略微增加，中高等級混凝土抗壓強度逐漸下降。

再生粗骨料,抗壓強度,和易性,混凝土

0 引言

隨著城市化建設速度的加快，混凝土材料的消耗量越來越多，而骨料是混凝土材料中體積比重最大的組分[1,2]，其用量巨大，某些地區甚至出現供不應求的現象；另一方面建筑物的拆除、路面返修、混凝土生產、工程施工或其他狀況下產生大量的廢棄混凝土[3,4]，廢棄混凝土有鮮明的時間性、空間性和持久危害性，不僅侵占土地、影響市容，還污染環境、危害健康[5]，因而對其進行循環再生利用顯得尤為必要。

綜合上述因素，同時結合四川華西綠舍宏泰混凝土有限公司在生產過程中每天會對混凝土取樣、成型、養護、測試強度，并形成大量的廢棄混凝土試塊。故本文將C15混凝土取樣試塊經破碎、處理后制備再生粗骨料，并研究C15再生粗骨料替代率對不同強度等級混凝土和易性和抗壓強度的影響。

1 試驗原料及方法

1.1 原材料

1)水泥：四川省彭州市亞東水泥有限公司生產的P.O42.5R級普通硅酸鹽水泥，其主要技術性質見表1。

表1 水泥的主要技術性質

2)摻合料：粉煤灰，四川省江油市火電廠生產的Ⅰ級粉煤灰，45 μm篩篩余為8.2%、需水量比為92%，28 d活性指數71%；粒化高爐礦渣粉，四川省峨眉山市宏源建材有限公司生產的S75級

礦粉，比表面積為407 m2/kg、流動度比為99%，28 d活性指數76%。

3)減水劑：四川華西綠舍建材有限公司外加劑復配廠生產的聚羧酸高效減水劑HLP-2，固含量11%，減水率27%。

4)細骨料：四川省廣漢市產河砂，中砂，細度模數2.6。

5)粗骨料：碎石，四川省綿竹市產碎石，5 mm～31.5 mm連續級配；再生粗骨料，廢棄C15混凝土試塊經TYE-2000B型壓力試驗機壓碎后，將大顆粒混凝土塊敲碎并篩分，得到再生粗骨料(如圖1所示)，其篩分級配見表2，屬于5 mm～31.5 mm連續級配。

表2 再生粗骨料顆粒級配

方孔篩篩孔邊長/mm31.526.519.016.09.54.752.36累計篩余/%21243527691100

1.2 試驗方案

試驗采用四川華西綠舍宏泰混凝土有限公司混凝土施工配合比，分別配制C20,C40,C60三種強度等級混凝土，配合比見表3。

表3 混凝土配合比 kg/m3

將表3中的粗骨料碎石部分或全部用再生粗骨料替代，再生粗骨料的替代率分別為0%，35%，70%，100%，得到試驗配比編號如表4所示。

表4 試驗分組表

1.3 試驗方法

1)混凝土和易性試驗方法。混凝土拌合物和易性試驗根據GB/T 50080—2002普通混凝土拌合物性能試驗方法標準進行，采用HJW60型混凝土試驗用攪拌機試拌20 L，出機后拌合均勻，進行坍落度試驗，并觀察其粘聚性和保水性。

2)強度試驗方法。混凝土抗壓強度試驗根據GB/T 50081—2002普通混凝土力學性能試驗方法標準進行。混凝土試件尺寸為100 mm×100 mm×100 mm，標準養護至相應齡期后，進行抗壓強度測試。

2 結果與討論

2.1 拌合物性能

對表4中的混凝土配比進行試拌，得到各混凝土坍落度如圖2所示。從圖2中可以看到隨再生粗骨料替代率的增加，三種混凝土的坍落度均呈現先增大后減小的趨勢，其中再生粗骨料替代率達到35%時，混凝土的坍落度達到最大。出現此現象的原因是再生粗骨料的吸水率比碎石高[6]，當再生骨料替代率較小時，可改善混凝土的粘聚性和保水性(對比圖3a)和圖3b)可發現)，反而使得混凝土流動性增大，但當再生粗骨料替代率進一步增加，混凝土的坍落度逐漸降低。

此外從圖2中還可發現再生骨料替代率大于35%，C20混凝土的坍落度出現急劇下降，這是因為C20混凝土的水泥漿體量較少(從C20，C40，C60的混凝土配合比可以看出)，還被吸附在再生粗骨料表面，從而大大影響了混凝土流動性；當骨料全部為再生骨料時，各強度等級的混凝土已難以滿足泵送施工要求，其中C60混凝土的坍落度只有10 mm，這是因為C60單方混凝土中的用水量最少(從表3可以看到)，導致其坍落度達到最低。

2.2 抗壓強度

對表4中的混凝土進行拌合、成型、養護、測試強度，其抗壓強度如圖4所示。

從圖4a)可見，C20混凝土7 d和28 d強度均隨再生粗骨料替代率的增加而增長，一方面是因為再生粗骨料吸水率較高，導致拌和混凝土凈用水量減少，較低的凈水灰比可使混凝土硬化強度提高[7]；另一方面是因為再生粗骨料表面包裹有水泥砂漿，新舊水泥砂漿之間由于彈性模量相差較小而更容易結合；其次還因為再生粗骨料表面的孔隙及微裂縫會吸入新的水泥顆粒，水化產物能使新舊水泥砂漿結合更加緊密，綜合各種因素使得強度增加。

從圖4b)可見，C40混凝土7 d強度在再生粗骨料替代率為35%時出現增加的原因與C20相同，但隨著替代率的不斷加大，再生骨料的自生缺陷占據主導地位[8]，導致強度下降。混凝土28 d抗壓強度隨著替代率的不斷加大呈緩慢下降，是因為后期混凝土的強度主要取決于骨料與水泥石之間界面過渡區的結構特征。與替代率為0%的混凝土相比，再生粗骨料混凝土包含著原碎石與舊水泥石的界面、原碎石與新水泥石的界面以及再生骨料表面的舊水泥石與新水泥石界面。復雜的界面結構使得再生骨料混凝土在外力作用下更容易引起開裂破壞，導致其后期強度相對不高[7]。

從圖4c)可見，C60混凝土的7 d和28 d抗壓強度隨再生粗骨料替代率增大呈明顯下降趨勢，是因為除了復雜的界面結構外，再生粗骨料的原生混凝土強度遠低于混凝土的配制強度，成為影響混凝土強度的主要因素。

3 結語

1)采用再生粗骨料替代碎石拌制混凝土，對于中高等級混凝土替代率低于70%不會對混凝土和易性造成較大影響，甚至有所改善，對于低等級混凝土替代率不宜超過35%。

2)再生粗骨料對混凝土的強度影響呈現不同的趨勢，替代率高對低等級混凝土強度有利，對中高等級混凝土強度不利。

3)考慮到再生粗骨料對混凝土和易性、強度的影響，C15再生粗骨料宜用于中低等級混凝土，且替代率宜為35%左右。

4)再生粗骨料的強度直接影響到再生粗骨料混凝土的強度。不同強度原生混凝土制備的再生粗骨料對混凝土強度的影響有待進一步探討。

[1] 張玉秀.國內外再生粗骨料研究新進展[J].山西建筑,2010,36(8):182-183.

[2] 張曉華,孟云芳,任 杰.淺析國內外再生骨料混凝土現狀及發展趨勢[J].混凝土,2013(7):80-83.

[3] 石發恩,朱萌萌,柯瑞華,等.廢棄混凝土資源化研究進展[J].有色金屬科學與工程,2014,5(6):120-124.

[4] 張金喜,張建華,鄔長森.再生混凝土性能和孔結構的研究[J].建筑材料學報,2006,9(2):142-147.

[5] 馮乃謙,張智峰，馬 驍.生態環境與混凝土技術[J].混凝土,2005(3):3-8.

[6] 朋改非,黃艷竹,張九峰.骨料缺陷對再生混凝土力學性能的影響[J].建筑材料學報,2012,15(1)：80-84.

[7] 侯永利,鄭 剛.再生骨料混凝土不同齡期的力學性能[J].建筑材料學報,2013,16(4):683-687.

[8] 李秋義,全洪珠,秦 原.再生混凝土性能與應用技術[M].北京:中國建材工業出版社,2010:34-45．

Effect of waste concrete recycled coarse aggregate on properties of concrete★

Gao Yan1Du Pan1Wu Congliang2

(1.SichuanCollegeofArchitecturalTechnology,Deyang618000,China;2.SichuanHuaxiGreenHomelandHongtaiConcreteCo.,Ltd,Deyang618300,China)

C15 waste concrete blocks were prepared to produce the recycled coarse aggregate, and it replaced gravel in concrete partially or completely. The effect of recycled coarse aggregate replacement rate on the workability and compressive strength of different strength grade concrete were investigated. The results showed that low replacement rate improved workability of concrete, high replacement rate reduced the slump of concrete. The compressive strength of low strength grade concrete slightly increased with the replacement rate increases, but the compressive strength of mid or high strength grade concrete decreased.

recycled coarse aggregate, compressive strength, workability, concrete

1009-6825(2017)17-0104-03

2017-03-23★：四川建筑職業技術學院院級課題(川建院2016KJ27)

高 燕(1989- )，女，碩士，助教

TU528

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