聚合物再生粗集料水泥混凝土抗彎拉性能研究

杜 銘

（重慶兩江交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究有限公司，重慶 401147）

道路的改建、房屋的拆遷等都會(huì)產(chǎn)生大量的廢舊混凝土，如果將廢舊水泥混凝土再利用形成再生混凝土，不僅可以節(jié)約成本，還可以變廢為寶，更重要的是可以減少環(huán)境污染，降低了處理廢棄混凝土所耗用的人力財(cái)力。廢舊水泥混凝土在破碎、再加工過程中會(huì)產(chǎn)生許多微裂紋，由于硬化的水泥砂漿附著在骨料表面，導(dǎo)致再生粗骨料的強(qiáng)度較低，孔隙率高，吸水率高。目前的物理強(qiáng)化法雖然可以使其性能提高，但由于研磨和加熱過程需要專用的設(shè)備，成本較高，相應(yīng)操作也相對(duì)比較復(fù)雜。使用聚合物乳液浸泡再生粗骨料，填充再生水泥混凝土粗骨料的微裂紋，或者在骨料內(nèi)部的氣孔表面形成憎水性薄膜，從而降低骨料孔隙率及吸水率，強(qiáng)化再生集料，方法簡(jiǎn)單，操作方便，對(duì)再生混凝土的利用有著重要意義。

1 聚合物乳液方案

前期試驗(yàn)表明，濃度30%的KH570 硅烷和30%的硅酸鈉形成的混合乳液對(duì)于再生集料的強(qiáng)化效果較好，再生集料的壓碎值和吸水率均有顯著降低。于是優(yōu)選這兩種聚合物乳液作為廢舊水泥混凝土再生粗集料的處理液，來分析其對(duì)再生粗集料水泥混凝土的抗彎拉強(qiáng)度值的影響。

2 聚合物再生粗集料水泥混凝土抗彎拉性能

2.1 聚合物再生粗集料水泥混凝土配合比

舊混凝土選用強(qiáng)度為C40 的水泥混凝土，經(jīng)破碎篩分為粒徑4.75～19.00mm 大小的粒料。水泥采用強(qiáng)度等級(jí)為42.50MPa 的普通硅酸鹽水泥。為了研究濃度30%的聚二甲基硅氧烷乳液（用符號(hào)P 代替）和濃度30%的硅酸鈉混合濃度30%的KH570 硅烷乳液（用符號(hào)SK 代替）處理過的再生骨料形成的水泥混凝土的抗彎拉強(qiáng)度值，本次試驗(yàn)配制了再生粗集料取代率為40%的再生水泥混凝土組別（R、P、SK），每組分別設(shè)0.45、0.47、0.49 及0.51 四個(gè)水灰比。并與未經(jīng)處理的再生水泥混凝土（用符號(hào)R 代替）進(jìn)行對(duì)比分析。再生粗集料混凝土配合比見表1。

2.2 再生粗集料水泥混凝土抗彎拉強(qiáng)度值

按照表1 的配合比配制試件，達(dá)到相應(yīng)齡期時(shí)測(cè)定試件的抗彎拉強(qiáng)度值，結(jié)果見表2（試驗(yàn)結(jié)果取平均值）。

表1 再生水泥混凝土配合比

由表2 的試驗(yàn)結(jié)果可知，在四個(gè)不同水灰比情況下，隨著齡期的增加，由30%濃度的聚二甲基硅氧烷乳液強(qiáng)化過的再生粗骨料形成的水泥混凝土，其抗彎拉強(qiáng)度值均高于未經(jīng)處理的再生粗集料形成的水泥混凝土，特別是在28 天時(shí)，各水灰比的抗彎拉強(qiáng)度值均增加明顯。然而，用30%濃度的KH-570 硅烷和30%濃度的硅酸鈉形成的混合乳液強(qiáng)化處理過的再生粗骨料形成的水泥混凝土，其抗彎拉強(qiáng)度值卻低于未經(jīng)處理的再生粗集料形成的再生水泥混凝土。

表2 再生水泥混凝土抗彎拉強(qiáng)度值

由圖1 可知，在齡期為28 天時(shí)，由于硅酸鈉和KH570 硅烷混合乳液的作用，降低了再生粗骨料表面的粗糙度，也降低了再生水泥混凝土粗骨料與水泥漿之間界面過渡區(qū)的強(qiáng)度，從而使得水泥漿與石料之間的咬合力下降，故其抗彎拉強(qiáng)度值均比未經(jīng)乳液處理的再生混凝土低。當(dāng)水泥混凝土試件受到彎拉荷載作用時(shí)，便容易發(fā)生斷裂。經(jīng)過聚二甲基硅氧烷乳液處理過的再生粗骨料形成的水泥混凝土，由于凝固的聚合物乳液與水泥水化產(chǎn)物相互作用，生成物填充了再生粗骨料在加工過程中形成的內(nèi)部細(xì)微裂紋，以及整個(gè)再生混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)；且其生成物在一定程度上也起到了粘合再生粗骨料與細(xì)骨料的作用。因此，抗彎拉強(qiáng)度值大于未經(jīng)乳液處理的再生混凝土。

圖1 28 天抗彎拉強(qiáng)度（單位：MPa）

由圖2 可以看出，水灰比取值為0.47 時(shí)，經(jīng)兩種聚合物乳液處理后的再生粗集料形成的水泥混凝土，在齡期為7 天時(shí)，抗彎拉強(qiáng)度值與未經(jīng)處理的再生混凝土相差不大，應(yīng)該是由于初期水泥水化反應(yīng)并不充分，粗、細(xì)骨料之間的結(jié)合力比較弱，該階段聚合物乳液發(fā)揮的作用較小。當(dāng)?shù)搅她g期為28 天時(shí)，30%的聚二甲基硅氧烷乳液組和濃度30%的硅酸鈉混合濃度30%的KH570 硅烷乳液組雖然有差異，但兩組別相應(yīng)的再生水泥混凝土的抗彎拉強(qiáng)度值均大于5.50MPa。硅酸鈉與KH570 硅烷混合乳液組的抗彎拉強(qiáng)度值最低，為5.7MPa；聚二甲基硅氧烷乳液組的抗彎拉強(qiáng)度值相對(duì)較高，為5.90MPa。當(dāng)齡期達(dá)到60 天時(shí)，抗彎拉強(qiáng)度值體現(xiàn)出的規(guī)律不變。實(shí)驗(yàn)說明：聚二甲基硅氧烷乳液可以提高再生混凝土的抗彎拉強(qiáng)度值，而KH570 硅烷和硅酸鈉的混合乳液反而降低了再生混凝土的抗彎拉強(qiáng)度值。

圖2 水灰比0.47 時(shí)聚合物乳液對(duì)再生混凝土抗彎拉性能的影響

3 結(jié)束語

對(duì)比分析用兩種聚合物乳液處理過的舊混凝土粗集料形成的再生水泥混凝土抗彎拉強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果，得出如下結(jié)論：

（1）用濃度30%的聚二甲基硅氧烷乳液處理過的再生粗集料形成的混凝土，與未經(jīng)處理的再生混凝土相比，在早期，其抗彎拉強(qiáng)度值變化不明顯；在中后期，相比于未經(jīng)處理的再生水泥混凝土，濃度30%的聚二甲基硅氧烷乳液處理過的再生水泥混凝土抗彎拉強(qiáng)度值均有明顯的提升。

（2）30%濃度的硅酸鈉+30%濃度的KH570 硅烷混合乳液處理的再生粗骨料水泥混凝土，和未經(jīng)處理的再生混凝土相比較，在早期，抗彎拉強(qiáng)度值沒有變化；在中期和后期，抗彎拉強(qiáng)度值反而低于不經(jīng)處理的再生混凝土。

（3）在四個(gè)不同水灰比情況下，用聚二甲基硅氧烷乳液處理過的再生混凝土，抗彎拉強(qiáng)度值均比未經(jīng)處理的再生混凝土高；而KH570 硅烷和濃度30%的硅酸鈉混合形成的乳液處理的再生混凝土抗彎拉強(qiáng)度均低于未經(jīng)處理的再生混凝土。聚二甲基硅氧烷乳液對(duì)于提高再生水泥混凝土的抗彎拉強(qiáng)度值是有利的，而硅酸鈉和KH570硅烷混合形成的乳液反而會(huì)降低再生混凝土的抗彎拉強(qiáng)度值。