水灰比对再生混凝土抗压强度影响的研究

席鹏

摘要：指出了再生混凝土是将废弃混凝土经过清洗、破碎、分级，并按一定比例相互配合后得到的，是将再生骨料作为部分或者全部骨料配置的混凝土。水灰比是影响混凝土的抗压强度的主要因素。不同的水灰比对混凝土的其它方面的性能也有一定的影响。在相同的水灰比下，普通混凝土的性能与再生混凝土的性能又是否存在着差异，是试验研究的问题。试验采用不同的水灰比，将再生混凝土与普通混凝土的强度进行了比较，分析了不同水灰比对再生混凝土强度的影响。

关键词：再生混凝土；水灰比；强度

中图分类号：TU528文献标识码：A文章编号：16749944（2014）02026803

1引言

废旧混凝土如不加以利用，将成为环境中的固体废弃物，如果可制成再生混凝土，不仅可变废为宝，还可以减少制造新混凝土时对土地等其它资源的浪费。混凝土的抗碳化性能、强度、耐久性能都是混凝土的重要性能。而再生混凝土作为一种绿色材料，必须满足这些性能要求，才能更好地为建筑业服务。由于粗骨料的取代率不同，其性能也大有不同[1]。

以往针对再生混凝土的抗压强度的研究大多集中在粗骨料全部采用再生粗骨料的情况，研究结果表明与配合比相同的普通混凝土相比，再生混凝土的抗压强度降低，降低幅度一般为5%～32%[2]。Aland D. Buck[3]认为在相同水灰比情况下，再生混凝土抗压强度较普通混凝土下降 8MPa，但通过适当减小水灰比可以达到相同的强度。Frondistou -Yannas[4]在设计水灰比分别为 0.55、0.65、0.75 的情况下，试验得出再生混凝土抗压强度下降 4%～14%。Torben C. hansen 和 Henrik Narud[5]试验发现，在其它因素基本相同的条件下，再生混凝土的抗压强度主要由原生混凝土的水灰比决定。当原生混凝土的水灰比不超过再生混凝土的水灰比时，再生混凝土的抗压强度与普通混凝土相当或更优。Rasheeduzzafar 和 Aafahanullah Khan[6]通过试验得出，在低水灰比时，再生混凝土的性能和普通混凝土相差很大。当水灰比小于 0.45 时，再生混凝土的强度降低值达 30%；水灰比在 0.35～0.45 范围内，两种强度的差异随着水灰比的增大而减小；当水灰比大于 0.45 时，两种强度几乎相等；当水灰比小于 0.40 时，再生混凝土的强度不会随着水灰比的减小而显著增加。How-Ji Chen 等 [7]的试验结果表明，当水灰比为0.38时，再生混凝土的抗压强度仅为普通混凝土的 60%；而当水灰比超过 0.60 时，可以达到75%以上，并且还发现通过对再生骨料的清洗可以适当提高再生混凝土的抗压强度。

由以上可见，水灰比对再生混凝土抗压强度有显著影响。本次试验，再生混凝土采用100%再生粗骨料取代率。

2我国再生混凝土应用

2.1再生混凝土路面板的应用

2004年与湖北省襄樊公路管理处合作就废弃混凝土路面板在公路路基中的应用做了实验研究后，至2004年9月已经回收利用废弃旧混凝土路面板87000t以上，取得了良好的效果[8]。襄樊的混凝土路面改为再生混凝土路面的工程中，2004年改造总标段168km的路面中，使用破碎废旧混凝土路面板再生骨料作基层面共计142km，占总长84.5%；废旧混凝土路面板的总量达到37032m3，其中底基层使用25743m3，基层使用11289m3。该混凝土路面板采用人工风钻起板，大部分混凝土面板在600～800mm，也有少量大于1m的面板，先由人工破碎，再经鄂式破碎机破碎后，形成最大粒径为35mm左右的骨料，其压碎指标为15.9%。

2.2再生混凝土楼层

2010年3月竣工的青岛海逸景园6号工程中，青岛理工大学、青建集团、瑞科尔建筑材料（青岛）有限公司和青岛绿帆再生建材公司合作，在该工程24层结构混凝土的进行了再生混凝土的工程应用。应用再生混凝土强度等级C40数量约320m3，整个结构层分三部分，采用不同配比，不同区采用不同的骨料取代率。

再生粗骨料来源于即墨蓝村拆除桥梁的混凝土废弃物，经过分选，使用颚式破碎机进行一级破碎成5～31.5mm石子，然后使用颗粒整形机对颗粒进行整形，得到5～25mm连续级配的再生粗骨料。

C40再生骨料混凝土采用5～31.5mm连续级的再生粗骨料，按照40%、70%、100%的取代率取代天然粗骨料进行配制生产。

混凝土生产采用3m3双卧强制式搅拌机生产，混凝土的出机坍落度均大于190mm，到达施工现场后依然满足泵送要求。这是我国首次将C40再生混凝土批量用于实际工程。经青岛市科技局鉴定，该项成果达到了国际先进水平。

2.3再生混凝土污水处理池工程

北京市昌平亭子庄污水处理池试验建筑是奥运新农村配套项目，施工时间为2007年10月，为全现浇剪力墙结构。剪力墙厚度250mm，墙高度4.2m，墙顶板均为建筑垃圾全级配再生混凝土，所用再生骨料是经筛分所得到的粗细骨料，设计强度为C25，由北京市班诺混凝土搅拌公司提供欲拌混凝土。施工浇筑方式为漏斗自落式，要求混凝土的施工性良好。经搅拌站试配，完全满足施工要求，混凝土实测值为37MPa，达到设计强度的148%，工程验收合格，已交付使用[9]。

3室内试验

3.1试验材料

再生粗细骨料采用撞击式破碎机对原生混凝土破碎，筛分后所得。再生骨料的最大粒径控制在25mm，为了对比，也采用了普通天然骨料混凝土的制备。水泥采用锦州市32.5级普通硅酸盐水泥。粗细骨料的性质测量结果如表1。

3.2试验结果与讨论

3.2.1碳化试验

当再生骨料用在钢筋混凝土结构构件时，在长期的使用过程中，必须考虑到混凝土抗碳化性能，以防止对钢筋的锈蚀。试验为了测试再生骨料混凝土抗碳化性能，进行了再生混凝土与普通混凝土水灰比分别为0.47与0.65下的碳化试验。endprint

3.2.2抗压强度

当再生混凝土粗细骨料的取代率为100%（质量比例）时，由于再生骨料表面附着一定量的旧的水泥砂浆，这层旧的水泥砂浆导致再生骨料混凝土的吸水率较大，浇筑混凝土后有可能导致干燥性收缩率较大，因此，本次试验中添加钙系膨胀剂，用量标准[11]20kg·m-3。在本次的试验中，为方便记录，记普通混凝土为OC，再生混凝土为RC。对不同水灰比普通混凝土和再生混凝土在标准养护条件为温度20±2℃、相对湿度95%RH以上的状态下进行养护，一定期龄后测其强度，如表2所示。

4结论

（1）再生混凝土与对比用的普通混凝土试件相比，抗碳化能力比较差；再生混凝土试件与对比用的普通混凝土试件相比，当混凝土中水泥石的渗透系数大时，密实度低，二氧化碳气体容易被渗透；泥用量增大时，混凝土的密实度越好，二氧化碳扩散速度减慢，碳化深度减小。

（2）再生混凝土的长期抗压强度增长较普通混凝土快。

参考文献：

[1] 肖建庄，李佳彬，孙振平，等.再生混凝土的抗压强度研究[J].同济大学学报，2004（2）.

[2] HansenT C. Recycled aggregateand recycled aggregateconcrete [J]. Material and Structures， 1986， 19（5）： 201～246.

[3] Aland D Buck. Recycled Concrete as a Source of Aggregate[J]. ACI Journa，1977，5：212～219.

[4] Frondistou-Yannas.Waste Concrete as Aggregate for New Concrete[J].ACI Journal，1977，8：373～376.

[5] Torben C Hansen. Henrik Narud. Strength of Recycled Concrete Made from Crushed Concrete Coarse Aggregate[J].Concrete International， 1983，1：79～83.

[6] Rasheeduzzafar， Aafahanullah Khan. Recycled Concrete—A Source for New Aggregate[J].Cement， Concrete， and Aggregate， 1984，6（1）：17～27.

[7] How-Ji Chen， Tsong Yen， Kuan-Hung Chen.Use of Building Rubbles as Recycled Aggregates[J].Cement and Concrete Research， 2003，33：125～132.

[8] 崔正龙，北辻政文，田中礼治.固体废弃物再生骨料混凝土的耐久性试验研究[J].硅酸盐通报，2009.

[9] 建築関係JIS要覧（試験方法等）.日本規格協会[M].东京：新日本法規出版社， 2004：5.

[10] 姜舰，徐金龙，潘洪祥，等.旧混凝土路面在公路面在公路基层中的应用[J].国外建材科技，2004（25）：3.

[11] 李秋义，全洪珠.再生混凝土性能与应用技术[M].北京：中国建材工业出版社，2010.endprint

3.2.2抗压强度

当再生混凝土粗细骨料的取代率为100%（质量比例）时，由于再生骨料表面附着一定量的旧的水泥砂浆，这层旧的水泥砂浆导致再生骨料混凝土的吸水率较大，浇筑混凝土后有可能导致干燥性收缩率较大，因此，本次试验中添加钙系膨胀剂，用量标准[11]20kg·m-3。在本次的试验中，为方便记录，记普通混凝土为OC，再生混凝土为RC。对不同水灰比普通混凝土和再生混凝土在标准养护条件为温度20±2℃、相对湿度95%RH以上的状态下进行养护，一定期龄后测其强度，如表2所示。

4结论

（1）再生混凝土与对比用的普通混凝土试件相比，抗碳化能力比较差；再生混凝土试件与对比用的普通混凝土试件相比，当混凝土中水泥石的渗透系数大时，密实度低，二氧化碳气体容易被渗透；泥用量增大时，混凝土的密实度越好，二氧化碳扩散速度减慢，碳化深度减小。

（2）再生混凝土的长期抗压强度增长较普通混凝土快。

参考文献：

[1] 肖建庄，李佳彬，孙振平，等.再生混凝土的抗压强度研究[J].同济大学学报，2004（2）.

[2] HansenT C. Recycled aggregateand recycled aggregateconcrete [J]. Material and Structures， 1986， 19（5）： 201～246.

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[5] Torben C Hansen. Henrik Narud. Strength of Recycled Concrete Made from Crushed Concrete Coarse Aggregate[J].Concrete International， 1983，1：79～83.

[6] Rasheeduzzafar， Aafahanullah Khan. Recycled Concrete—A Source for New Aggregate[J].Cement， Concrete， and Aggregate， 1984，6（1）：17～27.

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[10] 姜舰，徐金龙，潘洪祥，等.旧混凝土路面在公路面在公路基层中的应用[J].国外建材科技，2004（25）：3.

[11] 李秋义，全洪珠.再生混凝土性能与应用技术[M].北京：中国建材工业出版社，2010.endprint

3.2.2抗压强度

当再生混凝土粗细骨料的取代率为100%（质量比例）时，由于再生骨料表面附着一定量的旧的水泥砂浆，这层旧的水泥砂浆导致再生骨料混凝土的吸水率较大，浇筑混凝土后有可能导致干燥性收缩率较大，因此，本次试验中添加钙系膨胀剂，用量标准[11]20kg·m-3。在本次的试验中，为方便记录，记普通混凝土为OC，再生混凝土为RC。对不同水灰比普通混凝土和再生混凝土在标准养护条件为温度20±2℃、相对湿度95%RH以上的状态下进行养护，一定期龄后测其强度，如表2所示。

4结论

（1）再生混凝土与对比用的普通混凝土试件相比，抗碳化能力比较差；再生混凝土试件与对比用的普通混凝土试件相比，当混凝土中水泥石的渗透系数大时，密实度低，二氧化碳气体容易被渗透；泥用量增大时，混凝土的密实度越好，二氧化碳扩散速度减慢，碳化深度减小。

（2）再生混凝土的长期抗压强度增长较普通混凝土快。

参考文献：

[1] 肖建庄，李佳彬，孙振平，等.再生混凝土的抗压强度研究[J].同济大学学报，2004（2）.

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