郝建民

(中國(guó)海外集團(tuán)有限公司，廣東深圳 518048)

1 概述

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，伴隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)跨越式的高速發(fā)展和國(guó)民生產(chǎn)力的不斷提高，建國(guó)以后乃至改革開放初期以來(lái)所興建的一部分建筑由于其使用時(shí)間較長(zhǎng)同時(shí)建筑相關(guān)功能性也越來(lái)越不能滿足現(xiàn)今生活、工作需要，不可避免的會(huì)面臨著拆除、新建的局面。隨之而來(lái)的，是在對(duì)既有老舊建筑物的拆除過(guò)程中，必然會(huì)產(chǎn)生出來(lái)大量的建筑垃圾，而這其中，又以廢棄混凝土所占份額最大。一般傳統(tǒng)的處理方法多數(shù)采用的是堆放或填埋，這種做法不僅占用大量的耕地，而且未能對(duì)仍存在使用價(jià)值的廢棄混凝土循環(huán)利用，對(duì)于環(huán)境保護(hù)綠色價(jià)值和社會(huì)發(fā)展經(jīng)濟(jì)價(jià)值均有著一定的不利影響。因此，如何將這些廢棄混凝土重新循環(huán)利用，變成可再生的混凝土不僅對(duì)國(guó)民建筑產(chǎn)業(yè)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著重大的實(shí)際意義，同時(shí)也符合環(huán)保、集約、可再生的健康發(fā)展模式。

而由于再生混凝土骨料獲得途徑的獨(dú)特性，在重復(fù)利用的過(guò)程中自身或多或少的會(huì)存在著某些方面的不足與瑕疵，導(dǎo)致再生混凝土力學(xué)性能相比于基準(zhǔn)混凝土有著一定的差異。因此，如何對(duì)再生混凝土的基本性質(zhì)進(jìn)行提高，使其與基準(zhǔn)混凝土差異越來(lái)越小，甚至消失，成為了一個(gè)迫在眉睫同時(shí)有著巨大前景的研究課題［1］，為了提高再生骨料方面的一些材料性能，基于目前研究成果，采取了對(duì)再生粗骨料進(jìn)行水泥漿浸泡處理的方式，研究此方法對(duì)再生粗骨料的改性效果，希望對(duì)再生混凝土未來(lái)的研究與應(yīng)用有一定實(shí)際意義與學(xué)術(shù)價(jià)值。

2 試驗(yàn)概況

2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本次試驗(yàn)采用的再生粗骨料來(lái)源于沈陽(yáng)建筑大學(xué)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室，該廢棄混凝土強(qiáng)度為C30，其立方體抗壓強(qiáng)度為38.5 MPa。該再生混凝土人工破碎后經(jīng)過(guò)清洗、分級(jí)，選取粒徑大小為5 mm～20 mm的再生粗骨料作為試驗(yàn)材料。水泥采用工源牌P.S32.5R礦渣硅酸鹽水泥。減水劑為聚羧酸類減水劑。

為了選出較優(yōu)的水灰比浸泡再生骨料，查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料［2，3］選出三種不同水灰比浸泡骨料，測(cè)量浸泡后骨料的壓碎指標(biāo)，從而選出最優(yōu)的水灰比水泥砂漿。試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

表1 不同水灰比浸泡后骨料的壓碎值指標(biāo)δα %

從表1可見(jiàn):水灰比為0.38的水泥漿浸泡好的骨料壓碎指標(biāo)比水灰比為0.40的水泥漿浸泡好的骨料壓碎指標(biāo)低0.2個(gè)百分點(diǎn);水灰比為0.42的水泥漿浸泡好的骨料壓碎指標(biāo)高于規(guī)范［4］中規(guī)定的16%。同時(shí)從經(jīng)濟(jì)效益及施工方面綜合考慮選擇水灰比為0.40的水泥漿。

2.2 試驗(yàn)方法

考慮到再生骨料需要進(jìn)行大批量浸泡處理，所以采用混凝土攪拌機(jī)對(duì)再生骨料浸泡。按照水灰比為0.4的水泥漿，摻入水泥質(zhì)量為0.2%的減水劑，將再生骨料倒入攪拌機(jī)中攪拌，每攪拌3 min～5 min時(shí)，靜放浸泡3 min～5 min，如此循環(huán)2次～3次，浸泡中的骨料如圖1所示。當(dāng)再生骨料與水泥漿充分的粘結(jié)之后，將浸泡好的骨料分批量倒出，撒上一層細(xì)砂，防止裹有水泥漿的骨料凝結(jié)成大體積的水泥石塊，等待水泥漿硬化之后將其與砂子篩分，并對(duì)其澆水養(yǎng)護(hù)，如圖2所示。

圖1 浸泡中的骨料

圖2 浸泡好的骨料

浸泡前再生粗骨料外形介于碎石與卵石之間，表面有很多棱角和微裂縫，表面附著大量水泥漿，并且質(zhì)地很脆;浸泡后的骨料外形如同卵石，同時(shí)水泥漿表面粘有少量細(xì)砂，裹有水泥漿的厚度有1 mm左右，厚的地方達(dá)到2 mm。

本次測(cè)試的主要內(nèi)容有:3 d，7 d，28 d的壓碎值指標(biāo);28 d的骨料堆積密度和表觀密度;28 d的骨料吸水率;150×150×150立方體試塊28 d后的抗壓強(qiáng)度。

3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1 壓碎值指標(biāo)

試驗(yàn)中篩取10.0 mm～20.0 mm標(biāo)準(zhǔn)粒級(jí)進(jìn)行壓碎值指標(biāo)試驗(yàn)。每份取2 kg的試樣3份備用，裝入壓碎指標(biāo)儀，在試驗(yàn)機(jī)上3 min～5 min內(nèi)均勻加載至200 kN，每組試驗(yàn)做三次，分別測(cè)出未浸泡骨料的壓碎指標(biāo)和浸泡后3 d，7 d，28 d壓碎值指標(biāo)。壓碎指標(biāo)按照式(1)進(jìn)行計(jì)算:

其中，δα為壓碎值指標(biāo)，%;m0為試樣的質(zhì)量，g;m1為壓碎試驗(yàn)后篩除試樣的質(zhì)量，g。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2，表3所示。

通過(guò)表1，表2可以看出未浸泡骨料的壓碎值指標(biāo)為17.4%，與浸泡3 d的骨料值相差為0.01，說(shuō)明浸泡3 d的骨料與水泥漿并未粘結(jié)得很好，水泥強(qiáng)度并未有較大的提高，而且與水泥標(biāo)號(hào)、品種等有關(guān)，導(dǎo)致凝結(jié)硬化較慢，早期強(qiáng)度低;浸泡7 d的壓碎值指標(biāo)明顯有所降低;28 d壓碎值指標(biāo)已經(jīng)滿足規(guī)定的要求。

表2 未浸泡再生粗骨料的壓碎指標(biāo)δα

表3 浸泡后骨料的壓碎值指標(biāo)δα %

3.2 堆積密度和表觀密度

對(duì)于再生骨料表觀密度普遍認(rèn)為可以達(dá)到天然骨料的85%以上，但由于原生混凝土的強(qiáng)度等級(jí)、使用時(shí)間與環(huán)境、配合比、骨料的粒徑與級(jí)配等多種不確定因素，使得再生粗骨料的表觀密度和堆積密度受到較大影響，離散性較大。因此，與天然粗骨料相比，再生粗骨料的堆積密度與表觀密度均有所降低，分析其原因主要是因?yàn)槠浔砻嫠嗌皾{的含量較高［5］。

試驗(yàn)中使用烘箱對(duì)浸泡后的粗骨料進(jìn)行烘干，求其算數(shù)平均值作為測(cè)定值。表4為所測(cè)得的堆積密度和表觀密度的數(shù)據(jù)。

表4 堆積密度與表觀密度 kg/m3

從表4中可以看出，浸泡后的骨料其堆積密度有所提高。但是表觀密度稍有降低，考慮到浸泡后再生骨料的表觀密度降低的原因可能有:一是浸泡過(guò)程中水泥漿并未滲入再生骨料表面的孔隙里。二是水泥顆粒的表觀密度和水泥塊的表觀密度有差異，其原因是水泥水化放熱導(dǎo)致水泥凝結(jié)成塊時(shí)膨脹，從而有大量孔隙存在。

3.3 吸水率

試驗(yàn)中采用自來(lái)水浸泡24 h的未處理的再生粗骨料吸水率為2.20%;水泥漿浸泡后并正常養(yǎng)護(hù)28 d的吸水率為1.71%。與其他文獻(xiàn)［5］的試驗(yàn)結(jié)果相比較，未浸泡處理的骨料吸水率遠(yuǎn)小于其值。根據(jù)日本的再生骨料標(biāo)準(zhǔn)，在混凝土生產(chǎn)中，不推薦使用吸水率超過(guò)7%的再生粗骨料。從該吸水率試驗(yàn)的結(jié)果來(lái)看，浸泡后的再生骨料吸水率得到有效的降低，并且達(dá)到要求。

3.4 再生混凝土試塊的抗壓強(qiáng)度

試驗(yàn)中選取浸泡的再生骨料和未浸泡的再生骨料，按100%的再生骨料摻量制成的150×150×150試塊，混凝土的配合比見(jiàn)表5。

表5 混凝土配合比

試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。

圖3 抗壓強(qiáng)度評(píng)定值與不同設(shè)計(jì)方式的關(guān)系

由圖3可知28 d抗壓強(qiáng)度評(píng)定值分別為33.4 MPa和22.8 MPa，其強(qiáng)度分別達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度值的111%和76%，由此可見(jiàn)浸泡處理的骨料配制的混凝土比未浸泡骨料配制的混凝土強(qiáng)度值高46.5%，且浸泡后骨料配制的混凝土強(qiáng)度值能夠滿足設(shè)計(jì)要求。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)再生骨料的水泥砂漿浸泡處理，其材料方面的性能得到較多的改善，得到如下結(jié)論:

1)用摻入減水劑的水泥漿浸泡骨料，養(yǎng)護(hù)28 d后，其壓碎指標(biāo)值滿足《普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》中的要求。

2)處理后的骨料相對(duì)于未處理骨料的堆積密度提高了約7%，但表觀密度降低，望以后通過(guò)在浸泡骨料時(shí)進(jìn)行加壓處理，使得水泥漿能大量的滲入骨料表面的孔隙里，或加入有效的外加劑方法提高浸泡后的再生骨料的表觀密度，從而對(duì)混凝土的密實(shí)度有所提高。

3)再生骨料的吸水量較大，通過(guò)對(duì)再生骨料的處理，可以有效的減少其吸水率，在不增加用水量的同時(shí)，保證混凝土有較好的和易性。

4)浸泡處理后的粗骨料制成試塊，其抗壓強(qiáng)度有較大的提高，相對(duì)于未浸泡的再生粗骨料其提高了46.5%。

［1］陳德玉，袁 偉，劉 歡.再生粗骨料改性的試驗(yàn)研究［J］.新型建筑材料，2009(2):20-23.

［2］Francisco J，De Casoy Basalo，F(xiàn)abio Matta，et al.Fiber reinforced cement-based composite system for concrete confinement［J］.Construction and Building Materials，2011(31):1-11.

［3］孔德玉，吳先君，韋 蘇.再生骨料混凝土研究［J］.浙江工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2003，31(1):28-32.

［4］GB 50010-2010，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［5］李佳彬，肖建莊，孫振平.再生粗骨料特性及其對(duì)再生混凝土性能的影響［J］.建筑材料學(xué)報(bào)，2004，7(4):390-395.