王 兵，何 霞

(揚(yáng)州職業(yè)大學(xué)，江蘇 揚(yáng)州 225009)

再生混凝土是一種綠色新型建材，國內(nèi)外很多研究人員［1-5］采用實(shí)驗(yàn)室用廢棄混凝土試塊破碎得到再生粗骨料，配制再生混凝土開展相關(guān)碳化性能研究;元成方等［6］選用西安鑫生源公司生產(chǎn)的再生骨料配置再生混凝土開展碳化性能研究;石鐵飚等［7］利用云南農(nóng)業(yè)大學(xué)旁邊工廠拆除所得石灰?guī)r骨料混凝土經(jīng)人工破碎后作為再生骨料，開展回彈法檢測(cè)再生混凝土抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)研究。由于再生骨料來源的多樣性，導(dǎo)致了再生混凝土性能的差異較大，研究結(jié)論離散性較大。利用鄂式礦山破碎設(shè)備規(guī)?；a(chǎn)再生粗、細(xì)骨料配制再生混凝土開展碳化和回彈試驗(yàn)研究較少，本文針對(duì)揚(yáng)州惠民再生資源公司生產(chǎn)的再生骨料所配置的再生混凝土開展回彈和碳化試驗(yàn)研究。

1 試驗(yàn)材料

揚(yáng)州惠民再生資源有限公司專門從事建筑垃圾的回收利用和產(chǎn)業(yè)化推廣。該公司利用的鄂式礦山破碎設(shè)備，經(jīng)改造破碎收集的廢棄混凝土，規(guī)模生產(chǎn)再生骨料。

據(jù)國標(biāo)《混凝土用再生粗骨料》(GB/T25117-2010)，該公司破碎生產(chǎn)得到的再生粗骨料建議分為再生一類和再生二類，性能指標(biāo)見表1;再生細(xì)骨料15min 吸水率W吸=10%，細(xì)度模數(shù)Mx=3.0。

表1 再生粗骨料類別及性能指標(biāo)

試驗(yàn)材料:綠楊牌P. O 42.5 普通硅酸鹽水泥;PC-10 型高效減水劑，取最佳摻量為1.5%，其減水率為15%左右;采用惠民公司生產(chǎn)的再生骨料，性能見表1;天然粗骨料為5 ～31.5mm 連續(xù)集配碎石;再生細(xì)骨料為惠民公司所生產(chǎn)細(xì)骨料;天然細(xì)骨料為山砂，細(xì)度模數(shù)Mx=2.9。

2 回彈試驗(yàn)研究

2.1 回彈試驗(yàn)設(shè)計(jì)

選用惠民公司生產(chǎn)的再生一類粗骨料三種摻量和再生細(xì)骨料兩種摻量配制試塊，水灰比采用前期廠區(qū)建設(shè)用再生混凝土最優(yōu)水灰比W/C =0.55，回彈試塊見表2，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28d 和35d。

采用山東樂陵回彈儀廠生產(chǎn)的ZC3 -A 型回彈儀，按照《回彈法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》(JGJ/T23 -2011)進(jìn)行回彈檢測(cè)?；貜椩囼?yàn)時(shí)，將試塊的兩個(gè)側(cè)面朝外放置于壓力試驗(yàn)機(jī)上下承壓板之間，施加壓力30 ～50kN 并維持恒定，對(duì)試塊每個(gè)側(cè)面上均勻分布的8 個(gè)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行水平回彈，每個(gè)試塊共16 個(gè)測(cè)點(diǎn)，然后按照《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》(GB/50081 -2002)加荷至破壞，記錄壓力值并換算強(qiáng)度值。將每個(gè)試塊的16 個(gè)回彈值中剔除3 個(gè)最大值和3 個(gè)最小值，余下的10 個(gè)回彈值按(1)式計(jì)算:

式中:Rm為每個(gè)試件的平均回彈值;Ri為第i 個(gè)測(cè)點(diǎn)的回彈值。

表2 回彈試塊表

2.2 試驗(yàn)結(jié)果分析

試塊28d、35d 回彈值和強(qiáng)度值見表3。再生混凝土回彈值隨再生粗骨料、細(xì)骨料取代率變化趨勢(shì)見圖1 和圖2。由圖1 可見，再生混凝土回彈值隨粗骨料取代率增加而減小。由圖2 可見，再生混凝土回彈值隨細(xì)骨料取代率增加而減小。由圖1、圖2 可見，隨齡期增加，再生混凝土回彈值增長(zhǎng)高于普通混凝土;再生粗骨料對(duì)回彈值的影響要高于再生細(xì)骨料。

圖1 回彈值隨粗骨料取代率變化

將35d 試塊的回彈值實(shí)測(cè)值(考慮實(shí)際工程回彈檢測(cè)時(shí)間)和抗壓強(qiáng)度實(shí)測(cè)值，按多項(xiàng)式函數(shù)進(jìn)行回歸，得到再生混凝土回歸測(cè)強(qiáng)曲線，見公式(2)。多項(xiàng)式函數(shù)回歸分析中回彈值與抗壓強(qiáng)度之間的相關(guān)系數(shù)為0.47，當(dāng)顯著性水平α =0.05 時(shí)，相關(guān)系數(shù)滿足要求。式中為試塊強(qiáng)度推定值;Rm為試塊平均回彈值。

圖2 回彈值隨細(xì)骨料取代率變化

3 碳化試驗(yàn)研究

3.1 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)擬配置C30 再生混凝土，通過前期試配確定水灰比為W/C =0.55?？紤]粗細(xì)骨料取代率、粗骨料等級(jí)、養(yǎng)護(hù)條件對(duì)C30 再生混凝土碳化深度影響，選用L9(34)正交試驗(yàn)表設(shè)計(jì)試驗(yàn)。粗骨料類別采用兩水平，因此，正交試驗(yàn)采用擬水平法設(shè)計(jì)，表4 為正交試驗(yàn)因素、水平。再生混凝土試塊規(guī)格是100mm ×100mm ×100mm，共九組每組六塊，表5 為試塊制作材料用量。

表4 正交試驗(yàn)因素、水平

碳化試驗(yàn)采用《普通混凝土長(zhǎng)期性能和耐久性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 50082 -2009)中的快速碳化試驗(yàn)方法。所用立方體試塊在三種養(yǎng)護(hù)條件下養(yǎng)護(hù)28d，在試驗(yàn)前2d 將試塊放入101A -1型電熱鼓風(fēng)干燥箱中60℃烘48 h，經(jīng)烘干的試塊留下一個(gè)側(cè)面外，其余表面均應(yīng)以加熱的石蠟進(jìn)行密封。再將試塊放入CO2濃度保持在(20 ±3)%、相對(duì)濕度為(70 ±5)%、溫度為(20 ±5)℃的碳化箱內(nèi)快速碳化28d。

3.2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

9 組試塊28d 碳化試驗(yàn)結(jié)果及各因素級(jí)差分析見表6。由表可見，在試驗(yàn)因素范圍內(nèi)，依據(jù)級(jí)差大小，再生混凝土碳化影響因素依次為:粗骨料取代率、細(xì)骨料取代率、粗骨料類別和養(yǎng)護(hù)條件，其中粗骨料取代率對(duì)碳化深度影響最大，細(xì)骨料取代率影響最小。

表5 試塊制作材料用量

表6 碳化試驗(yàn)結(jié)果及各因素級(jí)差分析

圖3 為各因素水平趨勢(shì)圖。由圖3(a)可見，在本試驗(yàn)的因素水平下，粗骨料取代率為70%時(shí)碳化深度最大，這與雷斌等［5］的研究結(jié)論一致。孫浩等［8］的研究表明再生混凝土的氣滲性主要與再生粗骨料的取代率相關(guān)，因此，相同取代率條件下再生一類和二類粗骨料所配置再生混凝土的氣滲性近似認(rèn)為相同。在相同的CO2氣滲性條件下，由于再生二類粗骨料比再生一類粗骨料包裹更多的老砂漿，使得再生混凝土中總的水泥含量增大，可碳化物質(zhì)增加，所以再生一類粗骨料所配置再生混凝土碳化深度大于再生二類，見圖3(b)。由圖3(c)可見，對(duì)再生混凝土抗碳化性能有利的養(yǎng)護(hù)條件依次是:水中養(yǎng)護(hù)、常溫養(yǎng)護(hù)和標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)。水中養(yǎng)護(hù)條件下再生混凝土抗碳化性能最好。由圖3(d)可見，隨著再生細(xì)骨料取代率的增加，再生混凝土的抗碳化性能降低。再生細(xì)骨料摻入會(huì)增大混凝土的孔隙率，加大再生混凝土的氣滲性，導(dǎo)致混凝土抗碳化性能降低。

4 結(jié)論

再生混凝土回彈值隨再生骨料取代率增加而減小。再生粗骨料取代率對(duì)混凝土回彈值影響較大，而再生細(xì)骨料取代率對(duì)回彈值影響較小。隨齡期的增加，再生混凝土回彈值增長(zhǎng)高于普通混凝土。多項(xiàng)式函數(shù)回歸給出的再生混凝土測(cè)強(qiáng)曲線，可以為揚(yáng)州地區(qū)再生混凝土工程化應(yīng)用提供無損檢測(cè)技術(shù)參考。

圖3 不同條件下碳化深度

在本研究范圍內(nèi)再生混凝土碳化影響因素依次為，粗骨料取代率、細(xì)骨料取代率、粗骨料類別和養(yǎng)護(hù)條件。其中粗骨料取代率對(duì)碳化深度影響最大，細(xì)骨料取代率影響最小。再生二類粗骨料所配置再生混凝土抗碳化性能大于再生一類，水中養(yǎng)護(hù)再生混凝土抗碳化性能較好;粗骨料取代率對(duì)碳化深度的影響為非遞增趨勢(shì)，而細(xì)骨料取代率為遞增趨勢(shì)。

［1］ 何霞，楊韋生，曹大富.再生混凝土基于抗碳化性能的配合比設(shè)計(jì)研究［J］. 混凝土與水泥制品，2011(6):12 -15.

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