再生粗骨料混凝土配合比優化及性能研究

姚志玉

（河北建設集團股份有限公司，河北 保定 071051）

0 引言

隨著建筑行業的發展，建筑材料混凝土年用量逐年增多，隨之而來的天然粗骨料資源日益枯竭。將廢棄混凝土破碎成再生粗骨料用于混凝土中可有效節約資源，保護環境。但是由于粗骨料本身表面粗糙、吸水率高、表面微裂紋等缺點，應用在混凝土中會出現混凝土強度低、用水量高等問題，限制其在混凝土中大規模應用。本文研究了再生粗骨料不同取代率下拌合物性能和力學性能，從而確定了最佳取代率。

1 原材料

（1）水泥：曲陽金隅 P·O42.5 水泥。

（2）粉煤灰：石家莊上安 Ⅱ 級粉煤灰。

（3）礦粉：保定乾華 S95 級礦粉。

（4）粗骨料：天然粗骨料選用保定滿城 5～25mm連續級配碎石，再生粗骨料為公司經制砂機破碎并進行廢料漿水浸泡和最佳堆積密度后的再生粗骨料。經試驗再生粗骨料以 0%、10%、20%、30%、40%、50% 比例取代天然粗骨料后，混合骨料性能滿足 GB/T 25177—2010《混凝土用再生粗骨料》中規定Ⅱ類要求。

（5）細骨料：滿城Ⅱ區中砂，細度模數 2.7。

（6）外加劑：保定慕湖恒源新型建材公司生產的MZY-A5 型聚羧酸高效減水劑。

2 試驗結果及分析

本次試驗設計了 C30、C35 和 C40 三個等級的配合比，具體配合比如表 1 所示。

本次試驗在水膠比相同條件下，再生粗骨料以不同體積取代率取代天然粗骨料進行試驗，通過微調外加劑的摻量來保證新拌混凝土初始坍落度和擴展度。同時以拌合物的工作性能和力學性能為參考依據，確定出再生粗骨料的最佳取代率，為此分別制作了多組100mm×100mm×100mm、100mm×100mm×400mm和 100mm×100mm×300mm 的試件。具體試驗結果如表 2 所示。

表 1 混凝土配合比

2.1 對拌合物性能影響

由表 2 可知：

（1）在水膠比一定情況下，為了保證新拌混凝土的初始狀態，隨著再生粗骨料取代率的逐漸增加外加劑摻量逐漸增大，再生粗骨料取代率大于 30% 后出現了不同程度的泌水現象，主要是由于隨著取代率的逐漸增加，再生粗骨料空隙率逐漸增大，內部還含有大量的微裂紋，從而導致再生混凝土保水性逐漸變差，出現泌水現象，由此又導致了 60min 后再生混凝土的坍落度和擴展度的保留值先減小后增大的現象。

（2）隨著再生粗骨料取代率的逐漸增加，再生混凝土實測容重逐漸減小，分析其原因再生粗骨料的堆積密度遠遠小于天然粗骨料，相同體積再生粗骨料質量小于天然粗骨料，隨著取代率逐漸增大質量相差越多，從而導致混凝土實測容重逐漸減小。

2.2 對強度影響

為了更好地分析再生混凝土力學性能與再生粗骨料取代率間的關系，將表 2 中的立方體抗壓強度、軸心抗壓強度和抗折強度的變化趨勢繪制成折線圖，如圖1～3所示。

結合表 2 和圖 1、圖 2、圖 3 可看出，水膠比相同時，隨著再生粗骨料取代率的逐漸增加，再生混凝土的立方體抗壓強度、軸心抗壓強度和抗折強度均小幅度的出現了先增長后降低的趨勢，并且當取代率為 20% 時達到最高值。其原因一方面可能是此時粗骨料的級配達到了最優值，再生混凝土的密實度最大，進而強度最高；另一方面，可能由于再生骨料表面粗糙，棱角多，導致了比較強的界面粘合能力，而且再生骨料吸水率大、吸水速度快，吸收了新拌水泥砂漿中多余的水分，不僅降低了粗骨料表面水膠比，同時使混凝土拌合物的水膠比降低，而取代率大于 30% 后混合骨料吸收水分過多、級配開始變差、密度降低也較大，水泥水化不夠充分，從而導致強度降低。綜上考慮工作性能和力學性能，摻入 20% 再生粗骨料后再生混凝土的整體工作性較優。

表 2 再生粗骨料混凝土工作性能與力學性能

圖 1 立方體抗壓強度與再生粗骨料取代率關系曲線

圖 2 軸心抗壓強度與再生粗骨料取代率關系曲線

圖 3 抗折強度與再生粗骨料取代率關系曲線

3 結論

（1）為保證混凝土初始狀態，隨著再生粗骨料取代率的增加，外加劑摻量有所提高，取代率為30%～40% 時部分出現輕微泌水現象，取代率為 50%時出現泌水現象，60min 后擴展度損失出現先增加后降低的趨勢。

（2）水膠比相同時再生粗骨料混凝土立方體抗壓強度、軸心抗壓強度和抗折強度均出現先增長后降低的現象，當取代率為 20% 時達到最大值。綜合考慮再生混凝土的工作性能和力學性能，當再生粗骨料取代率為20% 時效果最優。