再生粗骨料混凝土的配制与性能研究

贾 换 刘俊茹 唐立鹰 王一博 王向阳

（西安思源学院， 陕西 西安 710038）

0 引言

目前发达国家的废弃混凝土再生利用率高达为90%，而我国废弃物资源综合利用率不足5%，因此再生骨料混凝土技术研究与应用迫在眉睫。建筑废料粗骨料组成主要来源于钢筋混凝土、碎石、块状混凝土、岩石、砖等拆除废料，极少部分源于施工废料中。再生骨料推广的难点在于再生骨料的孔隙率、吸水率、压碎指标、含泥量、针片状含量与天然骨料相比仍然有很多缺陷，如表1 所示。

表1 再生粗骨料与天然粗骨料基本性质对比

1 力学性能

朱亚光，张晓彤等以普通硅酸盐52.5 水泥，河砂，粗骨料为再生骨料，矿物掺合料（II 级粉煤灰、硅粉、超细矿粉）为原料进行试验。研究表明：胶凝材料总量240kg，矿粉掺量84%，超细粉煤灰掺量16%时，天然粗骨料混凝土3 天、28天、56 天的立方体抗压强度最高，复掺矿粉与硅灰的抗压强度次之，单掺粉煤灰抗压强度最差；采用矿粉与超细粉煤灰复掺时，再生粗骨料和天然粗骨料混凝土该强度相差不大；28 天劈裂抗拉强度（超细粉煤灰16%）最优。超细粉煤灰掺量16%时，再生骨料混凝土28 天的抗折强度略低于天然骨料的混凝土略低0.25MPa，因而复配矿物掺合料制备的混凝土工作性能和力学性能较矿物掺合料单掺好刁子坤等研究了磨细钢渣取代率越高，再生粗骨料自密实混凝土28d 抗压强度越差；采用10%钢渣和15%粉煤灰取代水泥显著促进后期抗压强度增长，具有一定的经济优势。

郑小青等研究采用P.O42.5 水泥，粉煤灰、S95 矿粉，河砂，为原表明：分别单掺30%粉煤灰不利于混凝土28 天抗压强度；反之，单掺矿粉，再生骨料混凝土28 天强度有所增加。

梁强强，郑挥欣对再生粗骨料混凝土进行和易性、抗压强度、收缩性进行研究得出结论：再生粗骨料压碎指标较天然骨料低，与天然骨料值相比颗粒级配、吸水率、空隙率要高；再生骨料取代率会影响混凝土的和易性能与抗压强度值，且再生骨料取代率不大于40%；预处理再生粗骨料有助于混凝土的流动性，同时坍落度可保持不变，而预处理对再生骨料抗压强度不利。再生骨料。这一结果正和牛娜娜等人研究的再生粗骨料对混凝土强度的结论一致。

韩风霞，曹佃雨，刘清等研究人员采用再生粗骨料取代率为50%，在其中掺入不同质量分数20%、30%、40%的粉煤灰、矿渣进行混凝土抗压强度、抗拉强度试验，得出结论：粉煤灰、矿渣有助于提高再生粗骨料混凝土的强度，复掺掺合料比单掺更有利于再生粗骨料的抗压强度与抗拉强度。

2 耐久性研究

2.1 抗冻性

陈爱玖等人采用P.O42.5 水泥，河砂，天然粗骨，再生粗骨，II 级粉煤灰，S95级矿渣粉，引气剂和聚羧酸高性能减水剂，聚丙烯纤维，普通自来水。通过正交法得到抗冻性表现最优配合比为水泥257kg/m3，水165kg/m3，砂683 kg/m3，粗骨料688kg/m3，再生骨料458kg/m3，矿粉64.2kg/m3，引气剂0.024kg/m3，纤维1.5kg/m3，28 天抗压强度为41.9MPa；经混凝土快冻法200 次冻融循环后，测得抗压强度损失率12.1%。引气剂掺量由0.016Kg/m3提高到0.032kg/m3，抗压强度损失率提高了7.9%。结果表明，影响再生混凝土抗冻性主要因素为橡胶掺量、再生骨料掺量，钢纤维掺量次之。

该学者采用P.O32.5 水泥、再生粗骨料、河砂、引气减水剂、聚丙烯纤维、自来水作为原材料研究，得到了最优抗冻等级的再生骨料混凝土配合比。试验证明了再生骨料掺量分别为0%、40%，混凝土强度损失率分别13%、11.9%；经过正交分析，得出抗冻性最佳的配合比是水泥413kg/m3，水165kg/m3，砂626kg/m3，天然碎石354kg/m3，再生骨料826kg/m3：引气减水剂2.478kg/m3，聚丙烯纤维0.7kg/m3。水泥：水：砂：再生碎石为1:0.40:1.52:2.86，再生骨料掺量100%，引气减水剂0.6%，其完全可以作为抗冻等级为F200 再生骨料混凝土是可以生产应用的。

2.2 抗氯离子渗透性

杜婷等以再生骨料，42.5 普通水泥，掺合料粉煤灰、矿渣、硅粉，高效减水剂等为原料，研究了再生混凝土抗氯离子渗透试验。该试验数据说明：将不同掺合料，如II 级粉煤灰、超细矿粉、硅粉复合取代水泥有利于抗氯离子侵蚀提高；C60 混凝土在标准养护28 天后，再在自然环境下静置7 天测得再生骨料混凝土抗压强度为59.70MPa，低于天然骨料混凝土6.55MPa，扩散系数也低于C45/C50 再生骨料混凝土。因此混凝土强度等级越高，仍具有很好的抗氯离子渗透性。但差于天然混凝土，其他学者也印证了这一研究结果[3]。

2.3 抗碳化性

国外学者研究再生红砖骨料取代率增加，再生粗骨料取料于废弃红砖，根据二次水化反应机理，可知砖内有SiO2成分而胶凝材料水泥中有大量晶体Ca（OH）2存在，SiO2与Ca（OH）2反应需要大量水分，因此再生骨料具有较高吸水性。再生骨料经碳化处理后，表层水泥砂浆强度有略微的提高，这有利于混凝土抗压强度和抗弯强度。碳化深度与碳化时间、水胶比、再生粗骨料替代率、矿物掺合料含量有密切的关系；水胶比越大，再生混凝土的碳化深度越大；在水胶比一定的情况下，水泥用量越多，碳化深度越大；骨料取代率增加，再生混凝土碳化深度增大；合理使用矿物掺合料会使抗碳化性降低；提高原始混凝土强度可以降低混凝土碳化。

3 结语

国家大力支持环境保护，如何提高再生混凝土的力学性能及耐久性，解决了这关键问题推广和应用再生骨料对资源循环有非常重要的意义。国内外研究学者通过骨料预处理，添加橡胶粉末，不同品种纤维，超细矿粉或者复掺掺合料等方法可显著提高再生混凝土的力学性能，但仍然不能与天然混凝土强度相当。因而如何将再生骨料混凝土应用到实际工程也是今后推广的方向。