再生骨料混凝土性能研究

王 林 （延安大学西安创新学院建筑工程系，陕西 西安710100）

随着我国城市化进程加快和城镇化水平不断提高，一部分旧建筑在拆除过程中产生的大量废弃混凝土会严重破坏环境。如果对废弃混凝土能够进行有效利用，这样不仅可以减少自然资源的消耗，而且可以减少环境污染。再生骨料混凝土是指由再生骨料、水、粉煤灰、砂石、水泥以及化学外加剂按照一定比例配置而成的混凝土。再生骨料一般由废弃混凝土进行破碎、筛分后制成，再生骨料成分中一般含30%左右的硬化水泥浆，其孔隙多、表面粗糙，因而吸水性和表观密度 （材料在自然状态下的单位体积质量）比砂、石等天然骨料要高［1］。目前，再生骨料混凝土被广泛运用于市政工程、住宅小区和道路等土木工程建设中。为此，笔者对再生骨料混凝土性能进行了研究。

1 再生骨料混凝土的配制

以普通混凝土的配合比设计准则为依据，在相同水灰比的前提下，配置不同比例的再生骨料 （再生骨料取代天然骨料的比例依次为0、30%、50%、80%和100%），此外在再生骨料混凝土配制过程中要尽量少使用水泥，可用等量的粉煤灰取代部分水泥，同时还可适量加入高效减水剂。具体配置过程如下：将再生骨料吸水饱和后加入磨细粉煤灰和少量水充分搅拌，在再生骨料表面包裹一层粉煤灰使其表面光滑，然后加入其他物料和化学外加剂进行搅拌。采用100mm的立方体试模，即一次灌入搅拌好的混凝土拌合物，将灌好的立方体试模在振动台上震动3min，用抹刀刮去多余的混凝土并且将试模抹平，成型后将试模放入温度为20℃、湿度为90%的养护室中养护24h，最后进行编号拆模，并将试体放入温度为20℃的水中养护直至性能试验规定龄期。

2 再生骨料混凝土性能评价

2．1 抗压性能

利用制作的养护试件进行再生骨料混凝土的抗压强度试验。首先将养护到规定时间的再生骨料混凝土试件从水中取出，用湿布将其外表擦拭干净，并精确测量试件与压力机接触面的边长，取较小面计算接触面积 （S），将试件垂直放在压力机上，适当调整球座，使试件与其接触均衡，并按照0．5～0．8MPa／S的加荷速度加载，直至试件破坏为止，同时记录最大荷载 （F），通过计算F／S的值得出再生骨料混凝土试件的抗压强度。试验中试件的再生骨料的取代率百分比依次为0、30%、50%、80%和100%，水灰比分别取0．45、0．40和0．35，再生骨料混凝土抗压强度试验数据表如表1所示。从表1可以看出：在相同水灰比的条件下，当再生骨料取代率升高时，混凝土的抗压强度降低 （即抗压性能减弱）；当再生粗骨料取代率为50%左右时，混凝土的抗压强度有所提高 （即抗压性能增强）；当再生骨料取代率继续升高时，混凝土抗压强度呈下降趋势 （即抗压性能减弱）。此外，随着水灰比的降低，再生骨料混凝土的抗压强度有所提高 （即抗压性能增强）。产生上述现象的原因如下［2］：①再生骨料包含的硬化水泥砂浆结构细密，经过破碎和研磨后，其表面比较粗糙，与形成的水化产物有很强的啮合能力；②再生骨料吸水性较大，加水搅拌时其大量吸水，降低了水泥浆体中的实际水灰比，随着再生骨料的取代率增加，其吸水量也增加，水泥浆体中的实际水灰比进一步降低，因而导致再生骨料混凝土的抗压强度升高。当再生骨料取代率增大达到一定程度时，再生混凝土结构中骨架的形成主要取决于再生骨料，由于其强度小于砂石等天然骨料的强度，因而再生混凝土的抗压强度呈下降趋势。

表1 再生骨料混凝土抗压强度试验数据表

2．2 抗冻性能

抗冻性是指混凝土在饱和水状态下经受多次冻融循环后其结构不被破坏的性能，是评价寒冷地区混凝土结构耐久性的一个重要指标［3］。检测再生骨料混凝土抗冻性试验方法如下：首先将养护好的再生骨料混凝土试件在冷冻室的空气中冻结，然后将其转移到冷冻室内水池中融化。试验采用每组3块试件（28d龄期），并将冷冻室的温度调整为－20℃～－15℃之间，每次冷冻时间为4h，然后将试件取出放在15℃～20℃的水池中融解，融解时间也是4h，融解完毕后取出试件进行抗压强度、劈裂抗拉强度以及抗折强度检测，至此结束一次冻融循环试验。如此循环50、100、150和200次，最终得到再生骨料混凝土强度与冻融循环次数变化曲线图 （见图1）。从图1可以看出，再生骨料混凝土试件经过50次冻融循环后，其抗压强度、劈裂抗拉强度均呈下降趋势，尤其是抗压强度的下降趋势明显，这表明其抗冻性减弱。产生上述现象的原因是拌制混凝土时，一般加入的拌和水多于水泥的水化水，多余的水就以游离水的形式留存于混凝土的毛细孔中，当气温下降至冰点以下时，毛细孔中的游离水就会结冰，水结冰过程中由于体积的增大 （体积约会增加9%）而产生很大压力，由此导致毛细孔孔壁产生微小裂缝，经过反复冻融，微小裂缝不断扩大，混凝土结构破坏，因而再生骨料混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度以及抗折强度下降，随着冻融循环次数的增加，试件最终会丧失承载能力。因此，在实际工程应用中为了提高抗冻性，可以在再生骨料混凝土中加入少量的引气剂或粉煤灰，但必须要控制掺量，否则其强度大幅下降。

3 结论与建议

（1）总体而言，在相同水灰比的条件下，当再生骨料取代率升高时，再生骨料混凝土的抗压性能减弱。此外，随着水灰比的降低，再生骨料混凝土的抗压性能增强。

（2）随着冻融循环次数的增加，再生骨料混凝土抗冻性能减弱。因此，在实际工程应用中为了提高抗冻性，可以在再生骨料混凝土中加入适量的引气剂或粉煤灰［4］。

［1］李秋义，全洪珠，秦原 ． 混凝土再生骨料 ［M］．北京：中国建筑工业出版社，2011．

［2］许岳周，石建光 ． 再生骨料及再生骨料混凝土的性能分析与评价 ［J］．混凝土，2002，23（7）：41－45．

［3］万惠文，水中和，林宗寿，等 ． 再生骨料混凝土的环境评价 ［J］．武汉理工大学学报，2003，25（4）：17－20．

［4］吴中伟 ． 绿色高性能混凝土——混凝土的发展方向 ［J］．混凝土与水泥制品，1998，18（3）：1－5 ．