再生骨料混凝土配比設計及其力學性能研究

李 杰

（云南大學滇池學院）

1 再生粗骨料的性能

再生混凝土是將建筑垃圾進行破碎、除雜、篩分等工藝后進行配比混合，然后再應用到工程項目中，廢棄的混凝土、拆除的建筑垃圾等都可以作為再生骨料的原材料。再生粗骨料和天然粗骨料相比有著更多的棱角，表面粗糙，且含泥量也較高，兩者所含針片狀顆粒量較為相近，但是和天然骨料相比，再生粗骨料的堆積密度和表觀密度要低，這種特點會造成密度較低，進而增大了質量損失率和吸水率，而骨料自身的耐久性又會受到質量損失率變化的影響，通過壓碎值和洛杉磯（L.A.）磨損測試衡量能夠確定骨料的耐久性狀況。兩者的壓碎值和L.A.磨損值相比，再生粗骨料比天然粗骨料更高，也就是其耐久性比天然骨料要遜色一些。

2 混凝土配比以及抗壓特性

本文以水灰比0.5和0.6為基礎對再生混凝土進行實驗，將再生粗骨料取代率設置為五個梯度，分別是0%、25%、50%、75%以及100%，對五個梯度的混凝土抗壓強度采取實驗的方式通過結果確定其強度情況。配置過程中以普通混凝土為基礎進行配合設計，再生粗骨料的飽和面吸收率的計算是以再生粗骨料的耗水量增加為基礎，并將其作為加入的水邊攪拌邊加入。表1為配合比設計的具體內容。從圖 1可以看出，在再生粗骨料置換率相同的情況下，隨著水灰比的增大，再生混凝土的抗壓強度會減小；再生混凝土的抗壓強度在再生粗骨料的替代料達到25%、50%和 75%時與普通混凝土一樣與水灰比呈現線性變化。混凝土強度與水灰比的關系在在成粗骨料置換率達到100%時呈現先降后升的趨勢，但是其規則性不強，沒有明確的規律；再生混凝土的抗壓強度會在水灰比相同時的變化取決于再生粗骨料的置換率，當水灰比達到 0.5、0.6時再生混凝土的骨料的抗壓強度和置換率會出現負相關的規律。當兩者相關性達到近似線性是增加水灰比到0.55則再生粗骨料替代率和再生混凝土抗壓強度呈負相關，再生混凝土強度 r=75%，r=100%相當。再生混凝土的抗壓強度在水灰比達到0.6點時會出現先降后升的情況，不過在增加再生粗骨料產量的過程中并沒有十分明顯的下降趨勢；再生混凝土的強度在r=100%時比增加天然骨料的普通混凝土要高，其抗壓強度會隨著再生粗骨料置換率的提高而出現總體增長的趨勢。

3 再生骨料改性方法

再生粗骨料在應用中會受到自身吸水率大、壓碎值高、微裂紋、孔隙率等多方面問題的限制。為了改善這些問題，國內外很多學者提出了改性強化再生骨料的建議。

3.1 物理改性方法

機械研磨、加熱研磨等處理方法都是常見的物理改性方法。再生粗骨料表面附著這大量水泥砂漿，可以通過顆粒整形強化法進行處理，保證骨料顆粒更加圓潤，通過處理后的骨料無論是堆積密度還是吸水率都比簡單破碎的粗骨料要有所增加，將壓碎值降低，提高了各項性能；還可以采用微波加熱循環法進行處理，提高再生粗骨料的品質，通過處理后的粗骨料含砂漿量、吸水率、壓碎率指標分別降低了10.8%、2.2%、30%； 還可以采用縣加熱后振搗的方式將粗骨料表面砂漿進行去除，在應用此種方法中，粗骨料改性性能最好時是在加熱溫度達到 500℃時，和未改性粗骨料相比，改性后的粗骨料吸水率、壓縮指標分別降低 34.9%和42.9%，表觀密度提高了6.5%。當前機械法強化是主要采用的物理改性方法，有著較為復雜且較高能耗的處理工藝，所以，未來發展中，物理改性方法將逐漸降低能耗，簡化處理工藝，這也是未來研究的重點。

3.2 化學改性方法

化學改性方法主要是利用有機或者無機化學溶液采用淋洗、浸泡等方法處理再生粗骨料。比如將乙烯醇溶液噴灑在再生粗骨料表面然后再包裹水泥凈漿，此時無論是吸水率還是壓碎值，再生粗骨料比未改性粗骨料都小；再生粗骨料在利用高濃度CO2氣體強化后其表觀密度和堆積密度都提高了大約1.2%，吸水率和壓碎指標分別降低了27.3%、10.5%；再生粗骨料經微生物碳酸鹽沉淀表面處理后各項性能得到改善，且骨料重量和吸水率和碳酸鹽含量分別呈正相關和負相關的關系；經滲透結晶材料處理后的再生粗骨料的孔隙率、吸水率都會有所降低。化學試劑、聚合物溶液等都是化學改性方法中常用的材料，有著較為明顯的效果，但是其需要大量價格昂貴的化學原料，同時對環境產生了一定的不良影響，所以在未來發展中，應當加強研究節能環保且廉價高效的處理試劑。

4 再生骨料混凝土應用

在混凝土中摻入再生粗骨料，能夠對混凝土內的孔隙結構起到改善作用。再生骨料有著較輕的重量，在混凝土中摻入再生骨料能夠子啊一定程度上對混凝土的自重進行降低，在建筑結構中應用能夠提升結構的抗震能力。再生粗骨料有著不同的來源，因此其離散性較大。混凝土本身也有著較大的離散性，在摻入再生粗骨料后，其會具備更大的離散性。當前隨著建筑行業的不斷發展，人們對于材料的要求更高，對于這種離散性較大的混凝土，較多的業主通常是不會采用的。再生粗骨料一般在一些公益性的政府小型項目中、磚混結構中得到應用，通過應用再生粗骨料能夠使得建筑結構更具環保性，對廢棄物進行再利用，并且降低了原材料的成本，提升了項目的效益。在拆除老舊道路時，可破碎篩分廢棄的混凝土，在清洗后將再生粗骨料摻入其中，通過攪拌后能夠在對性能要求較低的原道路中應用，有著較高的使用性，當前在道路工程中，再生混凝土的應用較為廣泛。

5 結束語

大量的建筑混凝土垃圾必然會造成環境污染、資源浪費，影響我國可持續發展戰略的進一步推進，為此，應當加強廢棄物的循環再利用，節省能源，提高資源利用率。再生骨料混凝土的應用提高了資源利用率，改善了環境問題，降低了環境污染。在應用再生骨料混凝土中，應當根據其性能合理進行配比設計，提升力學性能。本文在總結再生粗骨料性能的基礎上對混凝土配比和抗壓特性進行了試驗分析，進而從屋里改性方法和化學改性方法兩方面就再生骨料改性的措施進行了總結說明，提出了未來骨料改性的研究重點，并且就再生骨料混凝土的應用進行了探討，希望本文的提出能夠具有一定參考價值。