楊飛華 郝利煒 程海麗

(1.固廢資源化利用與節(jié)能建材國家重點實驗室，北京 100041;2.北京建筑材料科學研究總院有限公司，北京 100041;3.北方工業(yè)大學，北京 100083)

混凝土作為用量最大的人造建筑材料對自然資源的消耗及對環(huán)境造成的負面影響早已引起了人們的廣泛關注。將廢棄混凝土加工為再生骨料用以制作再生骨料混凝土是解決以上問題的科學和有效的途徑。但與天然骨料相比，由于再生骨料表面包裹著相當數(shù)量的水泥砂漿，加之混凝土塊在解體、破碎等過程中由于損傷積累等使再生骨料內部存在大量微細裂紋，這些因素都使再生骨料具有孔隙率高、吸水性大、強度低等特征，因此，用部分或全部再生骨料配制的再生混凝土的強度與用天然骨料配制的同配比混凝土相比有不同程度的下降，尤其是配制中高強度的混凝土時，再生骨料的低強度特性將使所配制的再生混凝土有明顯的下降［1］，國內已有不少文獻［2-5］報導了對再生骨料的強化試驗研究工作，并取得了一定的效果，但所用改性劑主要為水泥基復合材料，存在凝結硬化慢等缺點，文獻［6］研究表明，用濃度為5%的水玻璃浸泡混凝土再生骨料1h 時，可使得再生骨料混凝土的抗壓強度得到提高，濃度超過5%時，不同齡期和浸泡時間時強度均存在下降趨勢，說明再生混凝土的強度與水玻璃的濃度有著密切的關系，但對于混凝土這種工程中重要的結構材料來說，僅考察強度是不夠的，其耐久性更是混凝土應用中極其重要的性能之一，特別是抗凍性的優(yōu)劣是決定混凝土耐久性的重要方面，因此，本文參考該文獻，減小了水玻璃的濃度間隔，研究了水玻璃在低濃度下對再生混凝土強度的影響，并著重考察了水玻璃對再生混凝土抗凍性的影響。

1 原材料

1.1 水泥

強度等級42.5，實測抗折強度6.9MPa，實測抗壓強度46.7MPa。

1.2 骨料

混凝土再生粗骨料:粒徑為5～30 mm，表觀密度為2.6 g/cm3，堆積密度為1350 kg/m3，含水率為2.3%。

細骨料:細度模數(shù)為2.6，表觀密度為2.5 g/cm3，堆積密度為1565 kg/m3，含水率為0.6%的天然河砂。

1.3 水

自來水。

1.4 水玻璃

模數(shù)為3.1，比重為1.22 g/cm3。

2 再生粗骨料的改性處理

分別配制重量百分比為1%、3%、5%、7%的水玻璃溶液，然后將混凝土再生粗骨料于常溫下在以上濃度的水玻璃溶液中浸泡1h 后，撈出并晾干備用。

3 再生骨料混凝土的配制、試驗及其性能

混凝土拌合物的水灰比為0.56，砂率為32%，采用人工拌和，試件尺寸為100mm ×100mm ×100mm，采用自然養(yǎng)護(溫度20℃，相對濕度87%)。

以不同濃度水玻璃溶液浸泡過的再生骨料配制的混凝土試件，養(yǎng)護28d 后，經凍融循環(huán)50 次后，測定抗壓強度值(表1 中的“凍融后”)，并與對比試件(表1 中的“凍融前”)比較，并計算其強度損失率。

以水玻璃浸泡改性的再生骨料配制的混凝土的配合比及性能如表1 所示。

表1 水玻璃改性再生骨料混凝土的配合比及性能

圖1 再生混凝土抗壓強度隨水玻璃濃度的變化

圖2 再生混凝土抗壓強度提高率隨水玻璃濃度的變化

4 結果與分析

4.1 水玻璃改性混凝土再生骨料對混凝土抗壓強度的影響

由表1 及圖1、圖2 可以看出經過水玻璃浸泡的再生粗骨料配制的再生混凝土強度與用未改性的再生骨料配制的混凝土相比都有不同程度的提高。隨著水玻璃濃度的提高，各齡期再生混凝土的抗壓強度先是呈現(xiàn)大幅度的提高，隨之又呈現(xiàn)下降的趨勢，當水玻璃濃度為3%時混凝土的抗壓強度增加幅度最高，7d、28d、60d 的抗壓強度分別提高了30.6%，27.1%，17.8%。與文獻［6］中水玻璃濃度為5%相比(7d、28d、60d 時強度提高率分別為66%，21%，19%)，除7d 之外，28d、60d 強度的提高率基本相當，即，降低水玻璃的成本，仍然可以達到強化再生骨料從而提高再生混凝土強度的目的。

4.2 水玻璃改性混凝土再生骨料對混凝土抗凍性的影響

由表1 可以看出經凍融后的混凝土的強度均有不同程度的下降，這符合普通混凝土的受凍規(guī)律，但隨著水玻璃濃度的提高，再生混凝土凍融強度損失率越來越降小，這表明加大水玻璃的濃度有益于提高混凝土的抗凍性，原因可能是因為水玻璃(Na2O·nSiO2)硬化時析出的硅酸凝膠，可堵塞再生骨料的毛細孔，從而改善再生骨料孔隙結構;同時因水玻璃與原混凝土中水泥的水化產物Ca(OH)2反應，可生成水硬性硅酸鈣膠體填充再生骨料的孔隙而使骨料的密實度提高，隨著水玻璃溶液濃度的提高，析出的硅酸凝膠數(shù)量增多，對骨料毛細孔的堵塞作用增強，骨料的致密程度提高，這可能會改善混凝土的孔壁強度，從而在混凝土受凍時，提高其抗凍性。這些需要后續(xù)的研究中通過儀器分析等手段加以證實。

5 結論

(1)用濃度為3%的水玻璃溶液于常溫下浸泡混凝土再生骨料1h 時，再生混凝土的抗壓強度可得到較大的提高，7d、28d、60 d 的抗壓強度分別可提高30.6%，27.1%，17.8%。

(2)用水玻璃浸泡改性混凝土再生骨料配制的再生混凝土水玻璃溶液濃度的提高，有利于提高再生混凝土的抗凍性。

［1］肖建莊，李佳彬，蘭陽.再生混凝土技術研究最新進展與評述［J］.混凝土2003，(10).

［2］杜婷，李惠強，吳賢國.混凝土再生骨料強化實驗研究［J］.新型建筑材料2002，(3).

［3］孫躍東，王濤.再生骨料強化對再生混凝土基本力學性能的影響［J］.四川建筑科學研究2010，36(4):212 -215

［4］楊寧，王崇革，趙美霞.再生骨料強化技術研究［J］.新型建筑材料2011，(3):45 -47

［5］張劍波，吳勇生.再生骨料的強化研究［J］.中國資源綜合利用2010，28(11):58 -60

［6］程海麗，王彩彥.水玻璃對混凝土再生骨料的強化試驗研究［J］.新型建筑材料.2004，(12):12 -14