干湿环境下含水率对再生混凝土性能影响研究

黄 瑶

(南宁理工学院，广西 桂林 541006)

根据笔者的工作经验来看，当前我国建筑领域内再生混凝土已经成为了使用最频繁的多孔建筑材料之一。而这种材料的力学性能对建筑物的使用寿命以及安全性会造成直接的影响，因此研究各种外部条件对这些性能的影响是十分有必要的。影响材料性能的因素可以分为内因和外因两类，内因主要是由再生混凝土本身的制作材料、原料配比、制作工艺等决定，相对比较容易进行人为控制。而外因则更多的受到自然环境等的影响，影响机制也比较复杂。因此，外因对再生混凝土性能的影响更加不可控，也是相关学者研究的重点方向。再生混凝土内部含水率是在长期的水汽、水体侵袭下逐渐改变的，而在不同养护条件下再生混凝土的性能也会呈现出不同的变化趋势。因此对其进行研究有助于提升再生混凝土的各项使用性能，延长建筑物的使用寿命。

1 试验设计

1.1 试验原材料

(1)粗骨料：80%为天然碎石，粒径范围为5mm～31.5mm；20%某检测单位结构实验室内建筑工地废弃的试块，废弃混凝土试块原始设计强度等级为C30，龄期1年左右， 经过人工破碎、清洗、晾干、筛分后使用，即粒径范围为5mm～31.5mm。

(2)水泥：桂林海螺牌普通硅酸盐水泥，等级为P.O 42.5。

(3)细骨料：漓江河沙，中砂。

(4)水：桂林市居民生活用水。

1.2 配合比设计

按照GB 50152—92混凝土结构试验方法标准的有关规定，混凝土配合比设计参数如表1所示。

表1 再生混凝土配合比设计

2 含水率对再生混凝土力学性质的研究

某些特殊的建筑，例如堤坝、桥梁的桥墩、靠近海岸线的建筑等，由于长期直接或者间接接触到水体，因此建筑物内再生混凝土的含水率会有较明显的改变。含水率的变化会直接对再生混凝土的力学性质造成影响，而具体的影响趋势则需要通过试验来进行研究。

2.1 浸水时间对再生混凝土含水率的影响

在同等外部环境下，不同的浸水时间显然对含水率的影响是不相同的。在本次试验过程中，笔者研究了水灰比为0.47、 0.62、 0.7的三种不同再生混凝土在不同浸水时间下含水率的变化。结果如下表2。

同时采用相同的实验方法和计算方法，将另外两种水灰比的再生混凝土含水率随浸水时间的改变曲线绘制如下图1。

从上图来看，三种水灰比的再生混凝土含水率都随浸水时间的延长而增大，且前期变化迅速，后期变化相对比较平缓。之所以会出现这一变化，是因为再生混凝土的制作材料中包含破碎的砂浆、石块等，这些材料本身在破碎、解体以及生产的过程中表面存在大量的细微裂痕。这些裂痕使得再生混凝土具有一定的吸水性，但是当裂痕被填充完毕后，含水率不会再有明显的增加。

表2 水灰比0.47再生混凝土含水率与浸水时间的关系

图1 再生混凝土含水率与浸水时间的关系

2.2 含水率对再生混凝土抗压强度的影响

在上一个试验的基础上，笔者通过浸水得到了不同含水率的各类再生混凝土。而后以浸水得到了不同含水率的各类再生混凝土为试验材料，研究不同含水率下再生混凝土的抗压强度。将相关结果绘制为如折线图2：

图2 不同含水率再生混凝土立方体试件抗压强度测定值趋势线

从上图中可以看出，无论是哪一种水灰比的再生混凝土其抗压性能都随着含水率的增加而下降。且在含水率达到10%时，会出现一个较大幅度的降低。其原因分析如下。在水泥凝胶中各种粒子之间的连接主要依赖的是范德华力，这种力本身属于粒子间作用力。当再生混凝土处于干燥状态下时，粒子之间不存在水膜或者只存在很少的水膜，范德华力相对比较强，而随着含水率的增加，水膜变多、变厚，粒子之间的接触更为疏松，范德华力相对较弱。因此，在宏观表现上，含水率增加使得再生混凝土的抗压性能降低。

3 养护条件对再生混凝土性能的影响

笔者查阅了相关文献，发现学者在对再生混凝土性能进行测试与试验时普遍默认在标准养护条件下进行。然而在实际的工程项目中，不同区域的气候环境、水文环境等都有较大的区别，且相比本身的施工技术等都是不完全相同的。也就是说，在实际的工程项目中，难以达到标准的养护条件。因此，还需要探究不同养护条件对再生混凝土性能的影响。在本节中，笔者以水灰比为0.47的再生骨料替代率20%的再生混凝土为试验材料，探究在不同的养护条件(洒水SS、覆盖FG、浸水JS)下，再生混凝土性能的变化。

3.1 抗压强度的测试

再生混凝土的抗压强度根据相关规范进行测试。试验材料选择水灰比0.47的再生混凝土，养护条件分别设置为FG、SS、JS。在养护时间分别达到1d、3d、7d、14d、28d龄期时，进行单轴抗压强度试验。

3.2 再生混凝土抗压强度试验结果与分析

水灰比0.47的再生混凝土，不同养护条件下，再生混凝土抗压强度试验平均值如表3所示。

表3 不同养护条件再生混凝土抗压强度(MPa)

从表中可以看出，同一种再生混凝土的抗压性能在不同的养护条件下有明显的区别。在养护时间较短时，这一区别并不非常明显。当养护时间达到28d时，三种养护条件下再生混凝土的抗压数值有了明显的区别。且按照FG、SS、JS的顺序，抗压强度依次递减。并且，JS的抗压强度明显低于另外两种养护条件。

而FG和SS两种养护条件下材料的抗压强度较为接近。这一结果说明，再生混凝土中保存一定量的水分和让混凝土保持在一定的温度范围内时，有利于水泥的充分水化，有利于混凝土抗压性能的提升，而水分过多时强度反而会受到影响。其原因在于水分过多水化过程中增加混凝土内部的孔隙发展，削弱了质点粘连。这也是JS条件下，抗压强度最小的原因之一。

同时，通过查阅相关资料发现在相同的水灰比条件下，普通混凝土的抗压强度要高于再生混凝土的抗压强度。造成这种差异的原因有如下两点。(1)再生混凝土中含有再利用的粗骨料，导致其内部结构相对比较疏松，在内部存在大量的孔隙，在受到外部压力的情况下容易产生集中应力。因此其抗压能力较弱。(2)再生粗骨料外部包裹着水泥砂浆，表明存在大量微小的孔隙，其表明的结合力相对于天然骨料更小。

表中数据显示，再生混凝土在养护时间为7d时，SS、FG、JS三种养护条件下抗压能力分别是21.18MPa、21.65MPa、19.91MPa。这三个数据相差不大，可以说明在早期，养护条件对再生混凝土的抗压性能影响不明显。其原因在于再生混凝土中粗骨料有20%的比例是再生粗骨料，再生粗骨料的吸水性较强，使得再生混凝土内部水分本身较高，因此在水泥水化的过程中虽然有部分水分会流失，但依旧能够保存一定的湿度，这有助于水泥水化。因此即便是采用不同的养护条件，在7d以及更早的时间内混凝土的抗压性能变化并不明显。比较SS和FG养护条件，可以发现在水泥水化的早期进行养护时，如果给再生混凝土进行一定程度的湿度养护，则可以有效避免再生混凝土的抗压性能降低。

4 结 语

再生混凝土在建筑工程中的应用越来越广泛，对其性能的相关研究直接关系到建筑物的使用寿命和安全性。干湿环境下含水率以及养护条件的差异对于再生混凝土的抗压性能会造成较明显的影响。本文中，笔者通过试验得出如下结论。(1)干湿环境下，再生混凝土内部含水率随着浸水时间的延长而升高，同时再生混凝土立方体的抗压性能随着含水量的增加而降低。因此，在实际的工程项目中，要做好防水工作。(2)实际工程项目中，虽然很难达到标准的养护条件。但是需要做好现场环境的控制，以避免再生混凝土的性能受到影响。