再生细骨料对混凝土力学及抗冻性能的影响

贾昊凯



再生细骨料对混凝土力学及抗冻性能的影响

贾昊凯

（运城职业技术学院 山西省运城市 044000）

近年来，城市住宅和城市建设速度相比过去有了很大的提升，使得以往很多旧建筑物被拆除，带来的就是大量的建筑垃圾出现。此前，建筑垃圾大部分将被用于道路铺平中的填充材料，甚至会被直接丢掉，导致大部分材料没有被充分利用，而丢弃的也造成了更多的资源浪费，再生混凝土的出现就使得这些问题被有效解决。再生混凝土就是对废弃的混凝土进行粉碎工作，取代原混凝土骨料而获得。在此基础上，本研究对再生细骨料的相关问题进行详细探究，以期为有关方面的研究提供参考借鉴。

再生细骨料；混凝土力学；抗冻性能

1引言

现阶段，再生骨料混凝土技术已被得到广泛应用，是发展绿色生态混凝土的重要决策之一，内容是对混凝土的固体废弃物进行再利用。但是，目前对再生骨料混凝土技术的研究局限于再生骨料对混凝土力学性能的影响，而对再生混凝土的耐久性研究停留在起步阶段。对于再生骨料来说，骨料孔隙率的增加，会加剧渗透性增强，容易吸收水分，因此，多孔混凝土内部结构的水饱和程度高，会严重影响混凝土的抗冻性；另外，孔隙结构也可以释放因结冰和迁移而出现的静水压力和渗透压力，一定程度上降低了冻融环境下混凝土的破坏。

2 材料与方法

2.1 材料

普通水泥（P·O 42.5R）采用某水泥厂生产的水泥，性能符合要求。采用聚羧酸高效减水剂，使用自来水为拌合水和养护水。砂为水洗砂，符合JGJ52-2006《普通混凝土用砂质量标准》的规定，在Ⅰ区范围的限制下设定颗粒级配，细度模数为3.5；天然细骨料的技术性质符合JGJ52-2006《普通混凝土用石质量标准》的规定，颗粒粒径在10~20mm之间的偏多。经钻芯取样测得再生骨料的强度为49.4MPa，其源自该市的建筑混凝土结构，经过破碎、筛分为粒径为5~20mm 的再生骨料。表1为试验用细骨料性能参数。

表1试验用细骨料性能参数

2.2 试验方案

实验中混凝土为C30混凝土，36%的砂率，配置强度为38.2MPa，再生细骨料的置换率不超过30%，再生细骨料代替天然砂比例分别为：0、5、10、15、20、25（%），选替代率0%的组为对照组。用100mm×100mm×100mm大小的三联测试模型进行实验。经过材料的选择、搅拌、成型和振动等过程确定模型；每个组合共7组、21个试件，每组3块，在进行规定时间段的养护之后，分别进行28、60、90（d）的试块抗压强度测定和28d的劈裂抗拉强度测定，经过25、50、75（次）动容循环后，进行抗压强度的测定。表2为混凝土配合比。

表2试验混凝土配合比表

3 试验结果与分析

3.1 物理力学性能

混凝土物理力学性能呈现于如下变化，由于再生细骨料密度较天然砂小，无论新拌混凝土或硬化混凝土，其密度随再生细骨料掺量的增加而减小，而混凝土抗压强度与抗折强度均随再生细骨料替代率的增加而下降。

而再生细骨料的掺加对混凝土抗压强度与抗折强度的影响不尽相同。再生细骨料替代率的增加对低水灰比普通混凝土和引气混凝土抗压强度影响更为明显，由于新旧水泥浆体间存在明显的性能差异，从而导致随再生细骨料替代率的增加，混凝土抗压强度下降更为明显。

如实验所示，对掺入再生细骨料混凝土，劈裂抗拉强度高于对照组，随着再生细骨料替代率的增加，再生细骨料混凝土的劈裂抗拉强度呈现出先增大后减小的趋势变化。再生细骨料的最佳替代率为15%，拉伸强度为对照组的1.76倍。但旧的水泥浆有许多细小的裂纹，吸水能力较高，使得再生细骨料和新水泥浆体接触界面出现水分亏缺，降低水泥水化速率，减缓界面强度的形成。再生细骨料的置换率超过15%时，混凝土的劈裂抗拉强度减小，趋于稳定。

3.2 抗冻性能

从图1可以看出，经过快速冻融循环到200次后，混凝土的冻融破坏速度将加快。以100%的替代率为例，循环250次时，再生细骨料混凝土普通质量的质量损失已超过5%，停止冻融试验；高品质的再生细骨料混凝土的相对动弹性模量为71.3%、质量损失率为3.9%，质量损失率相较于天然骨料混凝土增加了0.3%，相对动弹性模量下降6.4%。

图1不同品质再生细骨料混凝土的质量损失率与相对动弹性模量

这是因为再生细骨料表面粗糙，附着砂浆含量大，在破碎过程中会出现较多的裂纹，使再生混凝土的用水量增多，增大水灰比的同时增大了混凝土的孔隙率，存积了较多的游离水，更容易造成冻融破坏；而高质量的再生细骨料在处理过程中，会去掉突出边缘和表面硬化的水泥砂浆，改进粒型和再生细骨料的级配，其基本性能类似于天然骨料，可提高再生混凝土的压实度，由此提升再生骨料混凝土的品质的同时也提升其抗冻性。

4 分析与讨论

再生细骨料混凝土的高收缩率取决于其多孔结构和高吸水性。多孔结构在很大程度上对界面区水的迁移产生影响，进而改变界面过渡区水化产物的微观结构。对于高吸水性的再生细骨料，当含水率过高或过低时，界面过渡区的微观结构大量的失水或富水，造成收缩率进一步增加。而对于含水适量的再生细骨料，在混凝土凝结硬化、维护和使用过程中，由于再生细骨料孔的尺度比水泥石中毛细孔的尺寸要大，预吸水再生骨料中储存的水会随着水泥水化而迁移到水泥石上，促进水泥颗粒的进一步水化。所以，适度预吸水的再生细骨料作为在混凝土内部的水分储备，在一段时间内能自动补给水泥水化用水，对混凝土干缩起到一定的补偿作用，后期收缩较普通混凝土放缓。

5 结论

（1）普通混凝土抗压强度和抗折强度均随再生细骨料替代率的增加而下降明显。

（2）对于高水灰比（0.52）混凝土，无论是否掺加再生细骨料，其抗冻性能均很差，通过掺加引气剂可提高其抗冻融循环能力，但抗冻耐久性仍较差。

（3）对于低水灰比（0.35）混凝土，由于本身具有高抗冻耐久性，掺加再生细骨料不会对其抗冻耐久性能产生明显影响。

（4）对比再生细骨料混凝土，通过降低水灰比比掺加引气剂更能显著提高混凝土抗冻耐久性。

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TU528

A

1007-6344（2017）03-0353-01

中图分类号：G322

文献标识码：B