废弃混凝土再生粗骨料对混凝土性能的影响★

高 燕 杜 盼 吴从亮

(1.四川建筑职业技术学院，四川 德阳 618000； 2.四川华西绿舍宏泰混凝土有限公司，四川 德阳 618300)



废弃混凝土再生粗骨料对混凝土性能的影响★

高 燕1杜 盼1吴从亮2

(1.四川建筑职业技术学院，四川 德阳 618000； 2.四川华西绿舍宏泰混凝土有限公司，四川 德阳 618300)

用废弃C15混凝土试块制备的再生粗骨料部分或全部替代碎石拌制混凝土，探讨了再生粗骨料替代率对不同强度等级混凝土和易性和抗压强度的影响。结果表明：替代率较小时对混凝土和易性有所改善，但较大时会引起混凝土坍落度下降。当替代率增大，低等级混凝土抗压强度略微增加，中高等级混凝土抗压强度逐渐下降。

再生粗骨料,抗压强度,和易性,混凝土

0 引言

随着城市化建设速度的加快，混凝土材料的消耗量越来越多，而骨料是混凝土材料中体积比重最大的组分[1,2]，其用量巨大，某些地区甚至出现供不应求的现象；另一方面建筑物的拆除、路面返修、混凝土生产、工程施工或其他状况下产生大量的废弃混凝土[3,4]，废弃混凝土有鲜明的时间性、空间性和持久危害性，不仅侵占土地、影响市容，还污染环境、危害健康[5]，因而对其进行循环再生利用显得尤为必要。

综合上述因素，同时结合四川华西绿舍宏泰混凝土有限公司在生产过程中每天会对混凝土取样、成型、养护、测试强度，并形成大量的废弃混凝土试块。故本文将C15混凝土取样试块经破碎、处理后制备再生粗骨料，并研究C15再生粗骨料替代率对不同强度等级混凝土和易性和抗压强度的影响。

1 试验原料及方法

1.1 原材料

1)水泥：四川省彭州市亚东水泥有限公司生产的P.O42.5R级普通硅酸盐水泥，其主要技术性质见表1。

表1 水泥的主要技术性质

2)掺合料：粉煤灰，四川省江油市火电厂生产的Ⅰ级粉煤灰，45 μm筛筛余为8.2%、需水量比为92%，28 d活性指数71%；粒化高炉矿渣粉，四川省峨眉山市宏源建材有限公司生产的S75级

矿粉，比表面积为407 m2/kg、流动度比为99%，28 d活性指数76%。

3)减水剂：四川华西绿舍建材有限公司外加剂复配厂生产的聚羧酸高效减水剂HLP-2，固含量11%，减水率27%。

4)细骨料：四川省广汉市产河砂，中砂，细度模数2.6。

5)粗骨料：碎石，四川省绵竹市产碎石，5 mm～31.5 mm连续级配；再生粗骨料，废弃C15混凝土试块经TYE-2000B型压力试验机压碎后，将大颗粒混凝土块敲碎并筛分，得到再生粗骨料(如图1所示)，其筛分级配见表2，属于5 mm～31.5 mm连续级配。

表2 再生粗骨料颗粒级配

方孔筛筛孔边长/mm31.526.519.016.09.54.752.36累计筛余/%21243527691100

1.2 试验方案

试验采用四川华西绿舍宏泰混凝土有限公司混凝土施工配合比，分别配制C20,C40,C60三种强度等级混凝土，配合比见表3。

表3 混凝土配合比 kg/m3

将表3中的粗骨料碎石部分或全部用再生粗骨料替代，再生粗骨料的替代率分别为0%，35%，70%，100%，得到试验配比编号如表4所示。

表4 试验分组表

1.3 试验方法

1)混凝土和易性试验方法。混凝土拌合物和易性试验根据GB/T 50080—2002普通混凝土拌合物性能试验方法标准进行，采用HJW60型混凝土试验用搅拌机试拌20 L，出机后拌合均匀，进行坍落度试验，并观察其粘聚性和保水性。

2)强度试验方法。混凝土抗压强度试验根据GB/T 50081—2002普通混凝土力学性能试验方法标准进行。混凝土试件尺寸为100 mm×100 mm×100 mm，标准养护至相应龄期后，进行抗压强度测试。

2 结果与讨论

2.1 拌合物性能

对表4中的混凝土配比进行试拌，得到各混凝土坍落度如图2所示。从图2中可以看到随再生粗骨料替代率的增加，三种混凝土的坍落度均呈现先增大后减小的趋势，其中再生粗骨料替代率达到35%时，混凝土的坍落度达到最大。出现此现象的原因是再生粗骨料的吸水率比碎石高[6]，当再生骨料替代率较小时，可改善混凝土的粘聚性和保水性(对比图3a)和图3b)可发现)，反而使得混凝土流动性增大，但当再生粗骨料替代率进一步增加，混凝土的坍落度逐渐降低。

此外从图2中还可发现再生骨料替代率大于35%，C20混凝土的坍落度出现急剧下降，这是因为C20混凝土的水泥浆体量较少(从C20，C40，C60的混凝土配合比可以看出)，还被吸附在再生粗骨料表面，从而大大影响了混凝土流动性；当骨料全部为再生骨料时，各强度等级的混凝土已难以满足泵送施工要求，其中C60混凝土的坍落度只有10 mm，这是因为C60单方混凝土中的用水量最少(从表3可以看到)，导致其坍落度达到最低。

2.2 抗压强度

对表4中的混凝土进行拌合、成型、养护、测试强度，其抗压强度如图4所示。

从图4a)可见，C20混凝土7 d和28 d强度均随再生粗骨料替代率的增加而增长，一方面是因为再生粗骨料吸水率较高，导致拌和混凝土净用水量减少，较低的净水灰比可使混凝土硬化强度提高[7]；另一方面是因为再生粗骨料表面包裹有水泥砂浆，新旧水泥砂浆之间由于弹性模量相差较小而更容易结合；其次还因为再生粗骨料表面的孔隙及微裂缝会吸入新的水泥颗粒，水化产物能使新旧水泥砂浆结合更加紧密，综合各种因素使得强度增加。

从图4b)可见，C40混凝土7 d强度在再生粗骨料替代率为35%时出现增加的原因与C20相同，但随着替代率的不断加大，再生骨料的自生缺陷占据主导地位[8]，导致强度下降。混凝土28 d抗压强度随着替代率的不断加大呈缓慢下降，是因为后期混凝土的强度主要取决于骨料与水泥石之间界面过渡区的结构特征。与替代率为0%的混凝土相比，再生粗骨料混凝土包含着原碎石与旧水泥石的界面、原碎石与新水泥石的界面以及再生骨料表面的旧水泥石与新水泥石界面。复杂的界面结构使得再生骨料混凝土在外力作用下更容易引起开裂破坏，导致其后期强度相对不高[7]。

从图4c)可见，C60混凝土的7 d和28 d抗压强度随再生粗骨料替代率增大呈明显下降趋势，是因为除了复杂的界面结构外，再生粗骨料的原生混凝土强度远低于混凝土的配制强度，成为影响混凝土强度的主要因素。

3 结语

1)采用再生粗骨料替代碎石拌制混凝土，对于中高等级混凝土替代率低于70%不会对混凝土和易性造成较大影响，甚至有所改善，对于低等级混凝土替代率不宜超过35%。

2)再生粗骨料对混凝土的强度影响呈现不同的趋势，替代率高对低等级混凝土强度有利，对中高等级混凝土强度不利。

3)考虑到再生粗骨料对混凝土和易性、强度的影响，C15再生粗骨料宜用于中低等级混凝土，且替代率宜为35%左右。

4)再生粗骨料的强度直接影响到再生粗骨料混凝土的强度。不同强度原生混凝土制备的再生粗骨料对混凝土强度的影响有待进一步探讨。

[1] 张玉秀.国内外再生粗骨料研究新进展[J].山西建筑,2010,36(8):182-183.

[2] 张晓华,孟云芳,任 杰.浅析国内外再生骨料混凝土现状及发展趋势[J].混凝土,2013(7):80-83.

[3] 石发恩,朱萌萌,柯瑞华,等.废弃混凝土资源化研究进展[J].有色金属科学与工程,2014,5(6):120-124.

[4] 张金喜,张建华,邬长森.再生混凝土性能和孔结构的研究[J].建筑材料学报,2006,9(2):142-147.

[5] 冯乃谦,张智峰，马 骁.生态环境与混凝土技术[J].混凝土,2005(3):3-8.

[6] 朋改非,黄艳竹,张九峰.骨料缺陷对再生混凝土力学性能的影响[J].建筑材料学报,2012,15(1)：80-84.

[7] 侯永利,郑 刚.再生骨料混凝土不同龄期的力学性能[J].建筑材料学报,2013,16(4):683-687.

[8] 李秋义,全洪珠,秦 原.再生混凝土性能与应用技术[M].北京:中国建材工业出版社,2010:34-45．

Effect of waste concrete recycled coarse aggregate on properties of concrete★

Gao Yan1Du Pan1Wu Congliang2

(1.SichuanCollegeofArchitecturalTechnology,Deyang618000,China;2.SichuanHuaxiGreenHomelandHongtaiConcreteCo.,Ltd,Deyang618300,China)

C15 waste concrete blocks were prepared to produce the recycled coarse aggregate, and it replaced gravel in concrete partially or completely. The effect of recycled coarse aggregate replacement rate on the workability and compressive strength of different strength grade concrete were investigated. The results showed that low replacement rate improved workability of concrete, high replacement rate reduced the slump of concrete. The compressive strength of low strength grade concrete slightly increased with the replacement rate increases, but the compressive strength of mid or high strength grade concrete decreased.

recycled coarse aggregate, compressive strength, workability, concrete

1009-6825(2017)17-0104-03

2017-03-23★：四川建筑职业技术学院院级课题(川建院2016KJ27)

高 燕(1989- )，女，硕士，助教

TU528

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