再生粗骨料混凝土強度的試驗研究

劉承鋼 張嘉麟 張景曜

摘要：隨著我國新老建筑物的更替頻率逐步加大，導致了大量的建筑廢棄混凝土等建筑廢棄物的產生，建筑廢棄物的處理需要占用大量的土地資源，同時也造成了村鎮地區環境污染等一系列環境問題。為解決這一問題，再生骨料及再生混凝土技術的應用和發展得到了政府部門和專家學者們的廣泛關注。而我國對這項技術的研究起步晚，對建筑垃圾的處理方式以及相關的配套政策較其他國家遠遠落后，對建筑垃圾的循環利用率更是遠遠不及其他國家。本文基于骨架密實堆積理論設計了級配試驗，通過再生混凝土配合比設計及基本力學性能的試驗研究，為廢棄混凝土的再利用提供了條件。

關鍵詞：再生粗骨料;再生混凝土;級配比;配合比

0.引言

混凝土生產需要大量的粗細砂石骨料，每立方米混凝土大約需要1700—2000kg砂石集料。在我國，砂的來源主要為山砂，而石子主要通過開采山巖得到。由于現代化建設步伐的加快，每年大量的拆除的廢舊混凝土、建筑產生的廢棄混凝土也帶來了一系列的社會問題，如占用土地、處理費用高昂等[1]。而再生混凝土技術既能解決廢舊混凝土的處置問題，又能節省天然砂石，同時帶來社會效益、經濟效益和環境效益，被認為是實現建筑資源環境可持續發展的主要措施之一。

1.試驗概況

再生混凝土，又稱再生骨料混凝土，是把建筑上廢棄的粘土磚或廢棄的混凝土等建筑垃圾作為再生骨料，重新應用到混凝土的配制中。廢棄混凝土是一種可再生材料，經過一系列處理，可以作為再生骨料代替天然骨料重新配制到混凝土中。再生骨料替代天然骨料應用到混凝土配制中，從一定程度上減少了建筑業對天然骨料的需求量，從而可以減小因大量開采天然砂石對生態環境造成的破壞問題[3]。

2.試驗設計

2.1 試驗材料

再生粗骨料：本次試驗所用再生粗骨料均由混凝土制備，利用顎式破碎機將廢棄混凝破碎。水泥：冀東P.O 42.5水泥。細骨料：細度模數為2.5的中砂。水：自來水。減水劑：聚羧酸系減水劑。

2.2 再生粗骨料級配設計

試驗根據骨架密實堆積理論，采用等質量替換多級配骨架密實堆積法得到各粒徑范圍再生粗骨料的最佳級配比例。并通過試驗研究再生粗骨料級配方式對再生混凝土抗壓強度的影響趨勢。

2.3 配合比設計

粗骨料是制備混凝土過程必需的原材料之一，主要起到骨架支撐和承受外部荷載的作用，再生骨料混凝土所使用的粗骨料一般粒徑范圍為5mm-40mm，這種粗骨料中會存在一些水泥砂漿、石子等，因此再生骨料各個性能均差于天然骨料。盡管以再生骨料作為原材料配制的混凝土性能大大降低，然而可以利用相應的技術手段和工藝來提高再生骨料各種性能，例如：再生粗骨料預濕處理，優化再生骨料的配合比設計，摻入粉煤灰和FDN型外加劑等。下面按照首先將再生粗骨料預濕處理，然后利用嵌擠骨架密實法設計再生混凝土配合比。將各粒徑范圍的再生粗骨料按級配試驗得到的最佳級配比例均勻混合，并以此作為粗骨料制備再生混凝土。通過改變水灰比的方式進行再生混凝土的配制，研究水灰比對再生粗骨料混凝土抗壓強度的影響趨勢，試驗配合比設計如表1所示。

2.4 試件制作與加載

由于再生粗骨料的最大粒徑為40mm，為了保證再生粗骨料混凝土的抗壓強度測試更加準確，采用150mm×150mm×150mm的試塊尺寸，且在配制再生混凝土之前對再生粗骨料進行充分預濕。再生混凝土試塊拆模后放入養護室，采用標準養護方式養護，分別測得3d、7d、28d的抗壓強度。

3.結論

通過對a～e五組再生粗骨料混凝土試塊抗壓強度的分析，如表2所示，隨著水灰比的降低，混凝土的抗壓強度呈現上漲的趨勢，而坍落度則出現下降的趨勢;在水灰比處于0.375～0.50的常規范圍時，再生混凝土的坍落度均滿足使用要求，抗壓強度均大于20MPa，說明采用最佳級配比例級配的再生粗骨料可以充分滿足再生混凝土抗壓強度≥C20的強度要求。

參考文獻：

[1]劉漢清.再生混凝土組合砌體抗震性能試驗研究[D].華北理工大學，2015.

[3]鄭華.建筑垃圾再生利用的思考[J].四川水泥，2018 （10）：138.