趙金良　薛炳深　劉杰

（中鐵三局集團(tuán)股份有限公司　山西　太原　030000）

廢棄混凝土循環(huán)利用工作性能研究

趙金良薛炳深劉杰

（中鐵三局集團(tuán)股份有限公司山西太原030000）

本文對(duì)廢棄混凝土利用現(xiàn)狀、問(wèn)題與發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行綜述，對(duì)廢棄混凝土再生骨料的性質(zhì)、再生混凝土的配合比設(shè)計(jì)及工作性能、再生混凝土的力學(xué)性能進(jìn)行了研究。研究表明：再生骨料吸水率大會(huì)影響混凝土的早期及后期力學(xué)性能；利用高活性超細(xì)礦物摻合料的漿液對(duì)再生骨料進(jìn)行強(qiáng)化試驗(yàn)，通時(shí)采用高效抗?jié)B防水劑可顯著提高再生骨料混凝土強(qiáng)度；通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)研究了再生混凝土的力學(xué)性能。

廢棄混凝土；再生骨料；循環(huán)利用；工作性；吸水率

引言

廢棄混凝土循環(huán)利用技術(shù)可實(shí)現(xiàn)對(duì)廢棄混凝土的再加工，使其恢復(fù)原有性能，形成新的建材產(chǎn)品，從而既能使有限資源得以利用，又解決了部分環(huán)保問(wèn)題。這是發(fā)展綠色混凝土，實(shí)現(xiàn)建筑資源環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的主要措施之一。

1　廢棄混凝土研究的相關(guān)概念

廢棄混凝土是指大量舊建筑物被拆除產(chǎn)生的大量建筑垃圾。將廢棄混凝土塊經(jīng)過(guò)破碎、清洗、分級(jí)后，按一定比例與級(jí)配混合，部分或全部代替砂石等天然骨料配制而成的新的混凝土，簡(jiǎn)稱(chēng)再生混凝土。

2　再生骨料加工生產(chǎn)

①預(yù)處理階段∶除去廢棄混凝土中的其他雜質(zhì)，用顎式破碎機(jī)將混凝土塊破碎成40mm直徑的顆粒；③碾磨階段∶混凝土塊在偏心轉(zhuǎn)筒內(nèi)旋轉(zhuǎn)，使其相互碰撞，摩擦，碾磨，除去附著于骨料表面的水泥漿和砂漿；③篩分階段∶最終的材料經(jīng)過(guò)過(guò)篩，除去水泥和砂漿等細(xì)小顆粒，最后得到的即為高性能再生骨科。

3　再生骨料混凝土的配制與力學(xué)性能

本文主要研究了再生骨料混凝土的抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度、軸心抗壓、劈拉強(qiáng)度和彈性模量等試驗(yàn)。

3.1原材料

（1）骨料

再生粗骨料∶來(lái)自中鐵三局滬昆客專(zhuān)云南段項(xiàng)目經(jīng)理部經(jīng)破碎機(jī)破碎的廢棄混凝土，級(jí)配為連續(xù)級(jí)配，粒徑在5～31.5mm的再生骨料，壓碎指標(biāo)為40%。

普通粗骨料∶石灰?guī)r，連續(xù)級(jí)配，粒徑為5～31.5mm，壓碎指標(biāo)為8%。

細(xì)骨科∶機(jī)制砂，細(xì)度模數(shù)3.0。

（2）水泥

云南宜良紅獅水泥集團(tuán)公司生產(chǎn)的普通磚酸鹽水泥，強(qiáng)度等級(jí)為42.5MPa。

（3）外加劑

四川巨星有限公司生產(chǎn)的JY-GBNH1（高性能聚羧酸緩凝型減水劑）。

3.2配合比

研究中設(shè)計(jì)了強(qiáng)度等級(jí)為C30的配合比（表1），人工振搗，控制坍落度70～90mm。

3.3力學(xué)性能

表1　混凝土單位配合比

以上配比的再生混凝土抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度、軸心抗壓強(qiáng)度、彈性模量試驗(yàn)結(jié)果如下∶

（1）再生骨料對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度的影響。

試驗(yàn)結(jié)果（表2、圖1）表明，再生混凝土的早期強(qiáng)度略高于普通混凝土，而后期強(qiáng)度卻低于普通混凝土。早期強(qiáng)度高，主要是由于再生骨料的吸水率高于普通骨料導(dǎo)致∶加水拌和后，再生骨料大量吸收新扦水泥漿中多余的水分，既降低了粗骨料表面水灰比，又降低了混凝土拌和物的有效水灰比∶其次再生混凝土表面包裹著水泥砂漿，使再生骨料與新的水泥砂漿之間彈性模量相差較小，界面結(jié)合可能得到加強(qiáng)，同時(shí)，再生骨料表面的許多微裂縫會(huì)吸入新的水泥顆粒，使接觸區(qū)的水化更加完全，形成致密的界面結(jié)構(gòu)。由于界面結(jié)合得到了強(qiáng)化，因再生骨料強(qiáng)度較低而導(dǎo)致的其強(qiáng)度的劣化得到了一定程度的補(bǔ)償，在配制強(qiáng)度較低的混凝土?xí)r其在早期強(qiáng)度上強(qiáng)于普通混凝土。

表2　混凝土抗壓強(qiáng)度

圖1　混凝土抗壓強(qiáng)度比較

而后期由于再生骨料在破壞過(guò)程中，骨料本身因有不同組分，受力后存在一些微裂縫，導(dǎo)致骨料強(qiáng)度較低，進(jìn)而影響到了再生混凝土的后期強(qiáng)度；其次，再生骨料與新舊水泥漿之間在一些區(qū)域結(jié)合較弱，有較大的空隙率，在承受軸向應(yīng)力時(shí)容易形成應(yīng)力集中現(xiàn)象，因此后期強(qiáng)度不如普通混凝土。

含雜質(zhì)的再生混凝土其早期與后期強(qiáng)度明顯不如普通再生混凝土，其重要原因可能是磚塊與砌塊等的自身強(qiáng)度較再生骨料要低，且雜質(zhì)的孔隙率也明顯大于普通骨料和再生骨料，導(dǎo)致其強(qiáng)度的劣化更加嚴(yán)重?？傮w看來(lái)，再生混凝土的抗壓強(qiáng)度比同配合比的普通混凝土下降了10～40%。

（2）再生骨料對(duì)混凝土抗折強(qiáng)度的影響。

抗折強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果表明，再生骨料混凝土的抗折強(qiáng)度比普通骨料混凝土稍低，折壓比也較小。

（3）再生骨料對(duì)混凝土劈裂抗拉強(qiáng)度的影響。

再生混凝土在劈裂抗拉強(qiáng)度上比普通混凝土略低，雜質(zhì)對(duì)混凝土的劈裂抗拉有影響。

（4）再生骨料對(duì)混凝土軸心抗壓強(qiáng)度的影響。

再生混凝土在軸心抗壓強(qiáng)度上略低于普通混凝土，含雜質(zhì)的再生混凝土軸心抗壓強(qiáng)度低于無(wú)雜質(zhì)的再生混凝土。

（5）再生骨料對(duì)混凝土靜力彈性模量的影響。

再生混凝土的彈性模量較普通混凝土要低，骨料中雜質(zhì)對(duì)其影響也較大，這是由于再生骨料中有大量的老舊砂漿附著于原骨料顆粒上，導(dǎo)致了其彈性模量下降，由于彈性模量低，變形大，可以預(yù)計(jì)再生混凝土具有較好的抗震性能和極限拉伸性能。

3.4為了提高再生骨料混凝土的強(qiáng)度，我們采用超細(xì)礦粉漿液對(duì)再生骨料進(jìn)行強(qiáng)化以及在配合比中摻入防水劑進(jìn)行試驗(yàn)，下面是采用C30配合比的強(qiáng)度試驗(yàn)，其中防水劑摻量為水泥摻量的10%。

利用高活性超細(xì)礦物摻合料的漿液對(duì)再生骨料進(jìn)行強(qiáng)化試驗(yàn)，通時(shí)采用高效抗?jié)B防水劑做為提高再生骨料混凝土強(qiáng)度的措施之一。

4　結(jié)論

（1）再生骨料的兩組混凝土都表現(xiàn)出早期強(qiáng)度較高而后期強(qiáng)度略低的特點(diǎn)，其主要原因是再生骨料的吸水率大，降低了混凝土的有效水灰比，是早期強(qiáng)度較高∶而后期強(qiáng)度則由于再生骨料中含有的微裂縫，使骨料自身強(qiáng)度不高，影響到了混凝土的后期強(qiáng)度∶再生骨料上附著的老舊砂漿則導(dǎo)致再生混凝土的彈性模量略低于普通混凝土，使再生混凝土具有較好的抗震性能和抵抗荷載的能力。

（2）利用高活性超細(xì)礦物摻合料的漿液對(duì)再生骨料進(jìn)行強(qiáng)化試驗(yàn)，通時(shí)采用高效抗?jié)B防水劑做為提高再生骨料混凝土強(qiáng)度的措施之一。

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