碳化再生细骨料对再生混凝土抗压强度的影响

丁进炜

(吉安市城市建设投资开发公司，江西 吉安 343000)

将废弃建筑垃圾通过机械破碎、筛选分级等处理办法回收可利用的废弃混凝土制作成再生混凝土，不仅可以节约大量的处理成本，而且还可以降低废弃建筑垃圾的随意排放，进而缓解废弃混凝土对自然环境造成多重影响。现阶段实际工程中已广泛运用再生粗骨料混凝土，相比较而言，再生细骨料混凝土技术仍处于探索阶段，缺乏相应的试验数据给再生细骨料混凝土运用提供依据。肖建庄等[1]研究了再生细骨料取代率(0～100%)对再生混凝土抗压强度的影响规律，得出可以用正态分布模型描述再生混凝土抗压强度的概率分布；张亚飞等[2]研究了再生细骨料取代率对不同龄期的再生混凝土抗压强度性能的影响。本文分别取再生细骨料取代率为0、20%、30%、40%，研究经碳化强化处理的再生细骨料对再生混凝土力学性能的影响规律，并与未碳化再生细骨料的情况进行对比。

1 原材料

1.1 水泥

试验所用水泥为42.5普通硅酸盐水泥。

1.2 水

自来水。

1.3 减水剂

试验所用减水剂为聚羧酸高效减水剂TW-JS。

1.4 天然粗骨料

试验所用天然粗骨料为粒径20～40 mm花岗岩，各项性能指标符合规范。

1.5 再生粗骨料

试验所用再生粗骨料是福建省三明尤溪路段2012年进行路面工程改造时所产生的废弃混凝土，然后经过砂石骨料加工厂进行机械破碎、筛选分级后得到，骨料粒径为5～20 mm。

1.6 天然细骨料

试验所用天然细骨料是福州闽江细砂，细度模数为2.14，表观密度为2 719 kg/m3。筛分试验见表1。

1.7 再生细骨料

试验所用再生细骨料细度模数为3.4，表观密度为2 518 kg/m3。筛分试验见表1。

表1 细骨料颗粒级配

2 试验设计

2.1 碳化再生细骨料

碳化试验按照《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》[3]进行，实验选CABR-HTX12型碳化箱，在碳化箱中控制CO2的浓度在17%～23%，湿度控制在65%～75%，温度控制在(15～25)℃，碳化时间为7 d。

2.2 再生细骨料混凝土配合比

表2为再生细骨料混凝土配合比。

在试验过程中，将另一部分再生细骨料进行7 d碳化强化处理，并和未碳化再生细骨料的情况作对比，具体配合比见表3。

表2 再生细骨料混凝土配合比

注：RC-70-20中RC—再生混凝土；70—再生粗骨料对天然粗骨料的取代率；20—再生细骨料对砂的取代率。其他以此类推。

表3 碳化再生细骨料混凝土配合比

注：RC-70-20-C中，C—碳化强化处理。

3 再生混凝土立方体抗压强度

按照试验所设计的配合比拌制再生混凝土，并成型养护28 d。依据GB/T50081-2002[4]，采用YAW4306微机控制电液伺服压力试验机对150 mm×150 mm×150 mm立方体标准试件进行抗压强度测试。

3.1 掺再生细骨料的再生混凝土抗压强度

再生细骨料混凝土28 d实测抗压强度见表4。

表4 再生细骨料混凝土28 d抗压强度

从表4可以看出，随着再生细骨料掺量的增加，试件成型养护后测出的立方体抗压强度逐渐下降。当未碳化再生细骨料掺量达到40%时，试件抗压强度与再生细骨料掺量为0%时相比降低了12.6%，和天然细骨料相比，再生细骨料的强度更低，并且再生细骨料经过机械破碎后，颗粒不规则，附着一定量的水泥石，表面不平整，整体品质较差，因此当混凝土试件成型养护后测出的抗压强度会有很大变化。

3.2 碳化再生细骨料混凝土抗压强度

碳化再生细骨料混凝土28 d实测抗压强度见表5。

从表5可以看出，当再生细骨料经过7d的标准碳化后，随着再生细骨料掺量的增加，试件抗压强度逐步降低，但降低幅度和未碳化的再生细骨料混凝土相比要明显更小，当碳化强化处理的再生细骨料取代率为40%时，强度降低了8.6%，相比未碳化的再生细骨料，试件抗压强度增加了4.7%；取代率为20%和30%时，碳化强化处理后的再生细骨料混凝土强度比未碳化的再生细骨料混凝土强度分别提高了4.2%和4.6%。经碳化强化处理后，再生骨料表观密度增大，再生骨料的吸水率、压碎值均有一定程度的减小。其次，二氧化碳与水泥浆中的主要成分水化硅酸钙、氢氧化钙均能发生碳化反应，生成的产物碳酸钙、硅胶等使得其固相体积增大，进而造成再生骨料附着水泥浆体的密实度提高，吸水率减小，使得搅拌混凝土时所需要的拌合水更少，生成了更多的氢氧化钙和水化硅酸钙凝胶，导致其强度更高。

表5 碳化再生细骨料混凝土28 d抗压强度

4 结论与展望

1) 在再生粗骨料取代率为70%的基础上，再生混凝土的抗压强度随再生细骨料取代率的提高而降低。当未碳化再生细骨料取代率为40%时，再生细骨料混凝土抗压强度较基准混凝土强度降低了12.6%；当碳化再生细骨料取代率为40%时，再生细骨料混凝土抗压强度较基准混凝土强度降低了8.6%，碳化再生细骨料可适当提高再生混凝土强压强度。

2) 对再生细骨料的开发利用，可以促进建筑废弃物的循环再生利用，符合我国的可持续发展战略要求。同时，将废弃建筑垃圾回收利用作为可再生资源应用在建筑材料生产中，对我国的经济、环境、社会将产生良好的效益。