地质聚合物再生混凝土的制备与力学性能研究

刘 岩 王 鹏 张汉杰 曹素卿 李 昂 鞠士龙

(1.华北理工大学建筑工程学院，河北 唐山 063210；2.唐山市曹妃甸区住房和城乡建设局，河北 唐山 063299)

在社会发展中，建筑废弃物逐渐成为城市垃圾的主要构成内容。通过对建筑废弃物进行处理，将其作为再生骨料进行资源化处理，变为再生骨料，可以有效的解决天然骨料的资源匮乏问题，有效的解决了城市建筑垃圾污染问题。充分的推动了建筑行业的可持续性发展。

1 地质聚合物再生混凝土的制备

地质聚合物混凝土流动性会受到矿粉掺量等因素的影响，分析再生骨料石粉含量、吸水率等因素，避免二者增加激发剂的用量，要合理的进行矿渣的掺量的控制，将其控制在30%左右。这样不仅可以有效增强拌合物流动性，也有效的降低了激发剂的掺量。

在处理中，先将砂石、骨料以及粉煤灰、矿渣等干料进行搅拌处理，在搅拌机将其干拌五分钟，在添加规定量的激发剂溶液，将其搅拌五分钟。在将拌合物装入到试模中，在振动1 分钟之后成型，为了避免水分散失，要在表面通过保鲜膜进行覆膜处理。分析养护温度对于地质聚合物的再生混凝土强度产生的影响，将部分的试样在60℃的恒温保护箱中进行养护处理，在24 小时之后进行拆模处理。在拆模之后要在室内的温度中放置到测试龄期；在将部分的试样放在室内的环境中，三天之后进行拆模处理，在室温条件之下根据要求进行养护处理，直至其到测试龄期。

2 力学性能研究

2.1 抗压强度破坏形态

聚合物再生混凝土立方体抗压强度试验分析，在荷载作用之下，混凝土的表面出现外鼓动、剥落等变化，最后变为形态呈现相互分离的正倒四角锥状态。

1.抗折强度破坏形态

在加载的初期，混凝土的表面并没有出现裂缝等问题。而随着荷载作用的增大，在试件的低表面在力的作用之下出现了细微的裂缝问题，在两个集中的荷载之间出现裂缝问题。在荷载的不断增加，裂缝会沿着侧面的表面逐渐的呈现侧表面的竖向延伸。在荷载继续增加的状态中，再生混凝土试件的裂缝宽度增呈现变化增大的趋势，最后会出现折断的问题。

2.立体抗压强度分析

进行聚合物再生混凝土抗压强度的分析，通过人工或者继续进行破碎处理，再生粗细骨料会产生结构性的裂缝问题，这些裂缝会在一定程度上降低骨料整体的致密程度，导致压碎的指标不断的降低，在破碎处理之后的粗细骨料没有通过处理就直接的影响，存在的杂质会影响水泥以及骨料的粘结性。

聚合物掺入料，在混凝土硬化过程中会出现聚集性的凝结问题，利用物理化学作用进行处理，其会逐渐形成黏性的膜状物，而这些膜状物则会对没有水化的水泥颗粒、骨料等包裹，导致水泥无法充分的水化，降低了粘结性，造成混凝土强度降低等问题的出现。

2.2 阻尼性能分析

不同类型的聚合物再生混凝土的阻尼比与普通的混凝土试件阻尼比通过试验分析可以发现，在聚合物掺入量增加的过程中，阻尼比会不断的增加。而在其掺入量大于14%之后，阻尼比则就会快速的增长。

分析不同种类的聚合物再生混凝土性能不同，再生橡胶粉再生混凝土的抗压强度要高于丁苯乳胶再生混凝土，但是其阻尼比相对较低。分析聚合物再生混凝土的规律性可以发现，抗压强度越大的混凝土，其阻尼性越低，反之则越高。抗压强度以及阻尼性之间呈现反比的关系。

出现此种问题主要就是印务聚合物以及再生混凝土之间没有出现化学反应，在聚合物的成分与再生混凝土的浆料进行拌和处理中，再生混凝土的水泥以及聚合物乳液会出现水化反应，在水分的减少中，乳液会逐渐的变得粘稠，聚合物固体物质的颗粒会呈现聚集性、黏连性的特征。在水泥水化反应充分中，混凝土表面、内部的会凝聚形成一种丝状的薄膜层，这些物质与CSH 等胶体粒子呈现相互的交织作用，将骨料紧紧的黏结在一起。形成了一个相互贯穿的网络结构。

此种结构有效的增强了再生混凝土整体的形变能力，但是在一定程度上降低了整体的强度性能。聚合物的含量会影响到混凝土界面层的改善程度，因此应用的聚合物越大，则再生混凝土的阻尼比也就越大，其抗压强度则就相对较小。

聚合物再生混凝土具有良好的变形性、阻尼性主要就是因为大分子成分聚合物在特定的交变应力作用之下，导致链状的分子要通过一段时间才可以克服内部的阻力。因为聚合物再生混凝土阻尼性能受到频率因素的影响，因此在特定的频率范围中其存在的滞后性问题显著。滞后变形运动要合理控制阻尼问题，整个过程可以将机械能转化为热能消耗。同时，聚合物分子之间的水泥水化之后会产生大量的新物质，这些分子间以及其表面、内部之间在运动摩擦之下会产生一定的阻尼。

2.3 养护条件以及再生骨料取代率对强度发展的影响

在自然条件之下进行养护处理，养护60 天的地质聚合物再生骨料混凝土强度在顾彩的取代率增加中会出现先增加后降的变化。再生骨料中的掺入了为60%的时候，其峰值为65.4MPa；随着再生骨料的掺入量的增加，地质聚合物再生混凝土强度会出现降低的变化；其掺入量为80%则强度会降低到45.7MPa,其掺入量为0%的时候数值降低了27%.通过进行养护温度的控制可以在一定程度上增强材料的聚合和反应，达到增加混凝土早期强度的目的。通过60℃进行养护处理，在24 小时之后，3d 的龄期聚合物的抗压强度已经接近自然条件中进行60d 的试验数值。

在自然条件之下进行高温养护的试样，强度发展到再生骨料的掺入量增大而出现先增加后下降的趋势。高温养护会导致强度峰值的再生骨料出现小掺量方向的变化。其掺量的参数变化在40%～60%的区间范围中。

通过对比分析则可以确定通过高温养护的试样，在其再生骨料的掺量在0%的时候，强度为59.5MPa，相对于自然养护试验的参数低于4.8%作用。在其取代率为40%的时候，通过高温进行养护处理，试样的强度高达62.5MPa，与自然养护试验参数相差不多。在取代率为60%的时候，高温养护试验的强度会呈现下降的趋势。自然养护试验强度偏差则会高达80%；再生骨料的取代率在不断的增大趋势中，强度呈现降低的变化，养护温度强度偏差也呈现降低的趋势，因此可以证明不同再生骨料的掺入量的试样，在高温养护状态之下其产生的响应会纯在一定的差异性。

3 结束语

通过分析不同再生骨料取代率地质聚合物再生骨料的混凝土，分析在不同条件之下的前期养护处理，根据要求进行试验分析，在符合要求之后进行抗压强度测试分析地质聚合物再生混凝土强度在再生骨料的取代率的增加中呈现先增加后降低的变化。其存在最佳的掺量。高温养护可以在一定程度上加剧再生混凝土强度发展，导致峰值强度的最佳掺量逐渐的向低掺入量的偏移处理。前期通过高温养护处理，强度发展逐渐完成，在后续的温室条件之下养护强度增长相对并显著。