陳賓

（德陽國際鐵路物流港服務(wù)中心，四川 德陽 618000）

0 引言

改革開放以來，我國道路工程建設(shè)發(fā)展迅猛，全國公路總里程達501.25萬km，其中相當(dāng)部分為水泥混凝土路面。隨著城鎮(zhèn)化建設(shè)進程的加快，許多若干年前已建成的道路已無法滿足當(dāng)前交通運營功能的需要，需進行改擴建，這類工程會產(chǎn)生大量的建筑廢料。廢料的運輸、堆放不僅消耗大量財力，還會對生態(tài)環(huán)境造成危害[1]。同時，改擴建工程又需要新的砂石材料，目前自然界中易于開采應(yīng)用的天然石料儲量有限，短期而言屬于不可再生資源。如果能將道路改擴建過程中產(chǎn)生的廢料作為骨料再次應(yīng)用在建設(shè)過程中，不僅節(jié)約大量成本，還可以減少對天然石料的開采，具有經(jīng)濟、環(huán)保的雙重效益[2-3]。

將建筑廢料經(jīng)清洗、篩分后得到的碎石稱為再生粗骨料，以此部分或全部替代天然骨料所制備的混凝土稱為再生混凝土。經(jīng)大量研究及實踐應(yīng)用證明，在骨料性能滿足規(guī)范要求及配合比設(shè)計得當(dāng)?shù)那闆r下，再生混凝土拌合物工作性能及硬化后混凝土力學(xué)性能及長期耐久性能均能滿足要求[4]。本文將工程改造過程中產(chǎn)生的廢料作為再生粗骨料制備再生混凝土，通過室內(nèi)試驗研究該方法的可行性及再生混凝土的相關(guān)性能，從而達到工程廢料再生利用和降低成本、保護環(huán)境的目的。

1 原材料及試驗方法

1.1 原材料

粗、細骨料：再生粗骨料為某城市公路改造過程中產(chǎn)生的廢料經(jīng)清理、篩分后得到，表觀密度為2238kg/m3，吸水率為4.34%，磨耗值為33.2%，壓碎值為30.1%。天然粗骨料表觀密度為2337kg/m3，吸水率為2.43%，磨耗值為13.79%，壓碎值為14.02%。細骨料為天然砂，細度模數(shù)2.81，為中砂。

膠凝材料為P·O 42.5R普通硅酸鹽水泥，拌和用水為市政飲用水。試驗中強化處理再生粗骨料的漿液為自行配制，化學(xué)液體與水泥漿體的比例為1∶1，另添加30%的粉煤灰。

1.2 試驗方法

本試驗擬制備的再生混凝土強度等級為C30，采用再生粗骨料粒徑為9～20mm，取代率為粗骨料總量的15%、25%、35%和45%，由于再生骨料的吸水性較大，在進行配合比設(shè)計時提高了水的摻量，具體配合比見表1所示。另外，對于拌合物流動性與再生混凝土強度均比較理想的取代率，再對不同水灰比、不同水泥用量情況下的性能進行研究。最后根據(jù)最佳方案進行骨料的強化，探討化學(xué)強化對性能的提升效果。強度試驗參照GB50081-2002《普通混凝土力學(xué)性能試驗方法標(biāo)準》進行。

表1 不同取代率再生混凝土配合比

2 試驗結(jié)果分析

2.1 不同替代率下再生混凝土力學(xué)性能

再生混凝土力學(xué)性能主要用3d、7d、28d抗壓強度及28d抗折強度進行表征，采用28d折壓比表征柔韌性。試驗結(jié)果見表2、圖1所示。

圖1 不同取代率下再生混凝土抗壓強度變化情況

表2 不同取代率下再生混凝土力學(xué)性能

從表2可以看出，隨著再生骨料取代率的增大，拌合物流動性逐漸降低，這是由于再生骨料在應(yīng)用和破碎過程中會產(chǎn)生一些裂縫，提高了骨料孔隙率，從而導(dǎo)致拌合時吸水率提升，使拌合物坍落度降低。從柔韌性角度來看，取代率為15%、45%時折壓比超過0.14，其中取代率為45%時柔韌性最好，折壓比達到0.1432。

從圖1可以看出，各取代率下再生混凝土在各時期抗壓強度變化規(guī)律性不強，基本上和基準混凝土強度保持一致，且都能達到甚至超過設(shè)計目標(biāo)強度，實測28d抗壓強度在40.16～42.66MPa之間。這是因為再生骨料雖然棱角較多且在表面存在微裂紋，但同時粗糙的表面也增加了骨料與膠凝材料的摩擦力。另外，微裂紋的存在雖然降低了再生骨料本身的力學(xué)性能，但也在拌和時進入了水泥漿增強了整體性，從而提高了混凝土強度[5]。

綜合拌合物流動性及硬化后再生混凝土強度來看，25%取代率為最佳。并以此取代率研究不同水灰比及不同水泥摻量下再生混凝土的性能變化情況。

2.2 水灰比對再生混凝土力學(xué)性能的影響

在水泥等其它材料用量不變的前提下調(diào)整用水量，取水灰比分別為0.4、0.45、0.50和0.55制備再生混凝土進行強度試驗，試驗結(jié)果見表3所示。

表3 不同水灰比對再生混凝土力學(xué)性能變化情況

從表3可以看出，隨著水灰比的增大、水的用量增多，拌合物坍落度逐漸增大，但強度有所降低。雖然再生骨料具有比較強的吸水性，但隨著用水量的增加也增強了拌合物流動性，坍落度最高可達36mm，強度降低了3.34MPa。但從設(shè)計的目標(biāo)強度來看，依然高出了9.36MPa，完全滿足應(yīng)用的要求。綜合再生混凝土強度及拌合物坍落度，水灰比為0.5時可達到最優(yōu)。

2.3 水泥用量對再生混凝土力學(xué)性能的影響

在再生骨料取代率25%及0.5水灰比的條件下再生混凝土坍落度較好且有強度富余，從節(jié)約成本、降低造價的角度考慮，在取代率及水灰比不變的情況下將每方水泥用量370kg降低為350kg、330kg。通過強度試驗研究不同水泥用量下再生混凝土拌合物流動性及強度性能。試驗結(jié)果見表4所示。

表4 不同水灰比對再生混凝土力學(xué)性能變化情況

從表4可以看出，隨著水泥用量的降低，拌合物流動性幾乎沒有變化，坍落度只相差1mm?？梢姡诖藚^(qū)間的水泥用量不會影響拌合物流動性。另外，水泥用量的減少顯著地降低了再生混凝土的強度性能，28d抗壓強度降低3.94MPa，抗折強度降低0.32MPa，但依然能滿足規(guī)范要求。從經(jīng)濟性考慮，水泥用量為330kg時最佳。

2.4 化學(xué)強化對再生混凝土力學(xué)性能的影響

雖然以上研究成果表明將道路改造工程產(chǎn)生的廢料作為再生混凝土的再生骨料從力學(xué)性能等角度考慮是可行的，但由于再生骨料離散性較大，質(zhì)量控制上不容易做到統(tǒng)一性及均勻性。課題組將預(yù)先配制好的化學(xué)漿液均勻噴灑在再生骨料表面，放置晾干后制備再生混凝土。強度試驗結(jié)果見表5所示。

表5 骨料化學(xué)強化后再生混凝土力學(xué)性能

從表5可以看出，再生骨料經(jīng)過化學(xué)強化處理后，拌合物流動性有很大的提升，坍落度可達到85mm，較未強化坍落度提高了53mm，這是因為經(jīng)過化學(xué)強化后的骨料表面粗糙程度降低，骨料棱角更為圓潤，加大了流動性。另外，經(jīng)過骨料強化后的再生混凝土強度進一步提升，說明化學(xué)強化還可提升骨料自身的強度。同時，可以預(yù)見的是，在封閉骨料表面裂縫后，混凝土耐久性能也能大幅度提升。

3 結(jié)束語

（1）在再生骨料15%、25%、35%和45%的取代率下，再生混凝土的強度性能滿足設(shè)計要求，綜合拌合物流動性及硬化后再生混凝土強度來看，25%取代率為最佳。

（2）在不同水灰比下，再生混凝土強度性能完全滿足應(yīng)用的要求，綜合考量拌合物坍落度，水灰比為0.5時可達到最優(yōu)；隨著水泥用量的降低，拌合物流動性變化不大但再生混凝土強度有所降低，從經(jīng)濟性考慮，水泥用量為330kg時為最佳。

（3）對再生骨料進行化學(xué)強化后，再生混凝土強度及拌合物流動性都能得到大幅度提升，從理論上講亦可提升再生混凝土的耐久性能。