地質聚合物再生混凝土的制備與力學性能研究

劉 巖 王 鵬 張漢杰 曹素卿 李 昂 鞠士龍

(1.華北理工大學建筑工程學院，河北 唐山 063210；2.唐山市曹妃甸區住房和城鄉建設局，河北 唐山 063299)

在社會發展中，建筑廢棄物逐漸成為城市垃圾的主要構成內容。通過對建筑廢棄物進行處理，將其作為再生骨料進行資源化處理，變為再生骨料，可以有效的解決天然骨料的資源匱乏問題，有效的解決了城市建筑垃圾污染問題。充分的推動了建筑行業的可持續性發展。

1 地質聚合物再生混凝土的制備

地質聚合物混凝土流動性會受到礦粉摻量等因素的影響，分析再生骨料石粉含量、吸水率等因素，避免二者增加激發劑的用量，要合理的進行礦渣的摻量的控制，將其控制在30%左右。這樣不僅可以有效增強拌合物流動性，也有效的降低了激發劑的摻量。

在處理中，先將砂石、骨料以及粉煤灰、礦渣等干料進行攪拌處理，在攪拌機將其干拌五分鐘，在添加規定量的激發劑溶液，將其攪拌五分鐘。在將拌合物裝入到試模中，在振動1 分鐘之后成型，為了避免水分散失，要在表面通過保鮮膜進行覆膜處理。分析養護溫度對于地質聚合物的再生混凝土強度產生的影響，將部分的試樣在60℃的恒溫保護箱中進行養護處理，在24 小時之后進行拆模處理。在拆模之后要在室內的溫度中放置到測試齡期；在將部分的試樣放在室內的環境中，三天之后進行拆模處理，在室溫條件之下根據要求進行養護處理，直至其到測試齡期。

2 力學性能研究

2.1 抗壓強度破壞形態

聚合物再生混凝土立方體抗壓強度試驗分析，在荷載作用之下，混凝土的表面出現外鼓動、剝落等變化，最后變為形態呈現相互分離的正倒四角錐狀態。

1.抗折強度破壞形態

在加載的初期，混凝土的表面并沒有出現裂縫等問題。而隨著荷載作用的增大，在試件的低表面在力的作用之下出現了細微的裂縫問題，在兩個集中的荷載之間出現裂縫問題。在荷載的不斷增加，裂縫會沿著側面的表面逐漸的呈現側表面的豎向延伸。在荷載繼續增加的狀態中，再生混凝土試件的裂縫寬度增呈現變化增大的趨勢，最后會出現折斷的問題。

2.立體抗壓強度分析

進行聚合物再生混凝土抗壓強度的分析，通過人工或者繼續進行破碎處理，再生粗細骨料會產生結構性的裂縫問題，這些裂縫會在一定程度上降低骨料整體的致密程度，導致壓碎的指標不斷的降低，在破碎處理之后的粗細骨料沒有通過處理就直接的影響，存在的雜質會影響水泥以及骨料的粘結性。

聚合物摻入料，在混凝土硬化過程中會出現聚集性的凝結問題，利用物理化學作用進行處理，其會逐漸形成黏性的膜狀物，而這些膜狀物則會對沒有水化的水泥顆粒、骨料等包裹，導致水泥無法充分的水化，降低了粘結性，造成混凝土強度降低等問題的出現。

2.2 阻尼性能分析

不同類型的聚合物再生混凝土的阻尼比與普通的混凝土試件阻尼比通過試驗分析可以發現，在聚合物摻入量增加的過程中，阻尼比會不斷的增加。而在其摻入量大于14%之后，阻尼比則就會快速的增長。

分析不同種類的聚合物再生混凝土性能不同，再生橡膠粉再生混凝土的抗壓強度要高于丁苯乳膠再生混凝土，但是其阻尼比相對較低。分析聚合物再生混凝土的規律性可以發現，抗壓強度越大的混凝土，其阻尼性越低，反之則越高。抗壓強度以及阻尼性之間呈現反比的關系。

出現此種問題主要就是印務聚合物以及再生混凝土之間沒有出現化學反應，在聚合物的成分與再生混凝土的漿料進行拌和處理中，再生混凝土的水泥以及聚合物乳液會出現水化反應，在水分的減少中，乳液會逐漸的變得粘稠，聚合物固體物質的顆粒會呈現聚集性、黏連性的特征。在水泥水化反應充分中，混凝土表面、內部的會凝聚形成一種絲狀的薄膜層，這些物質與CSH 等膠體粒子呈現相互的交織作用，將骨料緊緊的黏結在一起。形成了一個相互貫穿的網絡結構。

此種結構有效的增強了再生混凝土整體的形變能力，但是在一定程度上降低了整體的強度性能。聚合物的含量會影響到混凝土界面層的改善程度，因此應用的聚合物越大，則再生混凝土的阻尼比也就越大，其抗壓強度則就相對較小。

聚合物再生混凝土具有良好的變形性、阻尼性主要就是因為大分子成分聚合物在特定的交變應力作用之下，導致鏈狀的分子要通過一段時間才可以克服內部的阻力。因為聚合物再生混凝土阻尼性能受到頻率因素的影響，因此在特定的頻率范圍中其存在的滯后性問題顯著。滯后變形運動要合理控制阻尼問題，整個過程可以將機械能轉化為熱能消耗。同時，聚合物分子之間的水泥水化之后會產生大量的新物質，這些分子間以及其表面、內部之間在運動摩擦之下會產生一定的阻尼。

2.3 養護條件以及再生骨料取代率對強度發展的影響

在自然條件之下進行養護處理，養護60 天的地質聚合物再生骨料混凝土強度在顧彩的取代率增加中會出現先增加后降的變化。再生骨料中的摻入了為60%的時候，其峰值為65.4MPa；隨著再生骨料的摻入量的增加，地質聚合物再生混凝土強度會出現降低的變化；其摻入量為80%則強度會降低到45.7MPa,其摻入量為0%的時候數值降低了27%.通過進行養護溫度的控制可以在一定程度上增強材料的聚合和反應，達到增加混凝土早期強度的目的。通過60℃進行養護處理，在24 小時之后，3d 的齡期聚合物的抗壓強度已經接近自然條件中進行60d 的試驗數值。

在自然條件之下進行高溫養護的試樣，強度發展到再生骨料的摻入量增大而出現先增加后下降的趨勢。高溫養護會導致強度峰值的再生骨料出現小摻量方向的變化。其摻量的參數變化在40%～60%的區間范圍中。

通過對比分析則可以確定通過高溫養護的試樣，在其再生骨料的摻量在0%的時候，強度為59.5MPa，相對于自然養護試驗的參數低于4.8%作用。在其取代率為40%的時候，通過高溫進行養護處理，試樣的強度高達62.5MPa，與自然養護試驗參數相差不多。在取代率為60%的時候，高溫養護試驗的強度會呈現下降的趨勢。自然養護試驗強度偏差則會高達80%；再生骨料的取代率在不斷的增大趨勢中，強度呈現降低的變化，養護溫度強度偏差也呈現降低的趨勢，因此可以證明不同再生骨料的摻入量的試樣，在高溫養護狀態之下其產生的響應會純在一定的差異性。

3 結束語

通過分析不同再生骨料取代率地質聚合物再生骨料的混凝土，分析在不同條件之下的前期養護處理，根據要求進行試驗分析，在符合要求之后進行抗壓強度測試分析地質聚合物再生混凝土強度在再生骨料的取代率的增加中呈現先增加后降低的變化。其存在最佳的摻量。高溫養護可以在一定程度上加劇再生混凝土強度發展，導致峰值強度的最佳摻量逐漸的向低摻入量的偏移處理。前期通過高溫養護處理，強度發展逐漸完成，在后續的溫室條件之下養護強度增長相對并顯著。