賈昊凱

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再生細(xì)骨料對(duì)混凝土力學(xué)及抗凍性能的影響

賈昊凱

（運(yùn)城職業(yè)技術(shù)學(xué)院 山西省運(yùn)城市 044000）

近年來(lái)，城市住宅和城市建設(shè)速度相比過(guò)去有了很大的提升，使得以往很多舊建筑物被拆除，帶來(lái)的就是大量的建筑垃圾出現(xiàn)。此前，建筑垃圾大部分將被用于道路鋪平中的填充材料，甚至?xí)恢苯觼G掉，導(dǎo)致大部分材料沒(méi)有被充分利用，而丟棄的也造成了更多的資源浪費(fèi)，再生混凝土的出現(xiàn)就使得這些問(wèn)題被有效解決。再生混凝土就是對(duì)廢棄的混凝土進(jìn)行粉碎工作，取代原混凝土骨料而獲得。在此基礎(chǔ)上，本研究對(duì)再生細(xì)骨料的相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行詳細(xì)探究，以期為有關(guān)方面的研究提供參考借鑒。

再生細(xì)骨料；混凝土力學(xué)；抗凍性能

1引言

現(xiàn)階段，再生骨料混凝土技術(shù)已被得到廣泛應(yīng)用，是發(fā)展綠色生態(tài)混凝土的重要決策之一，內(nèi)容是對(duì)混凝土的固體廢棄物進(jìn)行再利用。但是，目前對(duì)再生骨料混凝土技術(shù)的研究局限于再生骨料對(duì)混凝土力學(xué)性能的影響，而對(duì)再生混凝土的耐久性研究停留在起步階段。對(duì)于再生骨料來(lái)說(shuō)，骨料孔隙率的增加，會(huì)加劇滲透性增強(qiáng)，容易吸收水分，因此，多孔混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)的水飽和程度高，會(huì)嚴(yán)重影響混凝土的抗凍性；另外，孔隙結(jié)構(gòu)也可以釋放因結(jié)冰和遷移而出現(xiàn)的靜水壓力和滲透壓力，一定程度上降低了凍融環(huán)境下混凝土的破壞。

2 材料與方法

2.1 材料

普通水泥（P·O 42.5R）采用某水泥廠生產(chǎn)的水泥，性能符合要求。采用聚羧酸高效減水劑，使用自來(lái)水為拌合水和養(yǎng)護(hù)水。砂為水洗砂，符合JGJ52-2006《普通混凝土用砂質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定，在Ⅰ區(qū)范圍的限制下設(shè)定顆粒級(jí)配，細(xì)度模數(shù)為3.5；天然細(xì)骨料的技術(shù)性質(zhì)符合JGJ52-2006《普通混凝土用石質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定，顆粒粒徑在10~20mm之間的偏多。經(jīng)鉆芯取樣測(cè)得再生骨料的強(qiáng)度為49.4MPa，其源自該市的建筑混凝土結(jié)構(gòu)，經(jīng)過(guò)破碎、篩分為粒徑為5~20mm 的再生骨料。表1為試驗(yàn)用細(xì)骨料性能參數(shù)。

表1試驗(yàn)用細(xì)骨料性能參數(shù)

2.2 試驗(yàn)方案

實(shí)驗(yàn)中混凝土為C30混凝土，36%的砂率，配置強(qiáng)度為38.2MPa，再生細(xì)骨料的置換率不超過(guò)30%，再生細(xì)骨料代替天然砂比例分別為：0、5、10、15、20、25（%），選替代率0%的組為對(duì)照組。用100mm×100mm×100mm大小的三聯(lián)測(cè)試模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。經(jīng)過(guò)材料的選擇、攪拌、成型和振動(dòng)等過(guò)程確定模型；每個(gè)組合共7組、21個(gè)試件，每組3塊，在進(jìn)行規(guī)定時(shí)間段的養(yǎng)護(hù)之后，分別進(jìn)行28、60、90（d）的試塊抗壓強(qiáng)度測(cè)定和28d的劈裂抗拉強(qiáng)度測(cè)定，經(jīng)過(guò)25、50、75（次）動(dòng)容循環(huán)后，進(jìn)行抗壓強(qiáng)度的測(cè)定。表2為混凝土配合比。

表2試驗(yàn)混凝土配合比表

3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1 物理力學(xué)性能

混凝土物理力學(xué)性能呈現(xiàn)于如下變化，由于再生細(xì)骨料密度較天然砂小，無(wú)論新拌混凝土或硬化混凝土，其密度隨再生細(xì)骨料摻量的增加而減小，而混凝土抗壓強(qiáng)度與抗折強(qiáng)度均隨再生細(xì)骨料替代率的增加而下降。

而再生細(xì)骨料的摻加對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度與抗折強(qiáng)度的影響不盡相同。再生細(xì)骨料替代率的增加對(duì)低水灰比普通混凝土和引氣混凝土抗壓強(qiáng)度影響更為明顯，由于新舊水泥漿體間存在明顯的性能差異，從而導(dǎo)致隨再生細(xì)骨料替代率的增加，混凝土抗壓強(qiáng)度下降更為明顯。

如實(shí)驗(yàn)所示，對(duì)摻入再生細(xì)骨料混凝土，劈裂抗拉強(qiáng)度高于對(duì)照組，隨著再生細(xì)骨料替代率的增加，再生細(xì)骨料混凝土的劈裂抗拉強(qiáng)度呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢(shì)變化。再生細(xì)骨料的最佳替代率為15%，拉伸強(qiáng)度為對(duì)照組的1.76倍。但舊的水泥漿有許多細(xì)小的裂紋，吸水能力較高，使得再生細(xì)骨料和新水泥漿體接觸界面出現(xiàn)水分虧缺，降低水泥水化速率，減緩界面強(qiáng)度的形成。再生細(xì)骨料的置換率超過(guò)15%時(shí)，混凝土的劈裂抗拉強(qiáng)度減小，趨于穩(wěn)定。

3.2 抗凍性能

從圖1可以看出，經(jīng)過(guò)快速凍融循環(huán)到200次后，混凝土的凍融破壞速度將加快。以100%的替代率為例，循環(huán)250次時(shí)，再生細(xì)骨料混凝土普通質(zhì)量的質(zhì)量損失已超過(guò)5%，停止凍融試驗(yàn)；高品質(zhì)的再生細(xì)骨料混凝土的相對(duì)動(dòng)彈性模量為71.3%、質(zhì)量損失率為3.9%，質(zhì)量損失率相較于天然骨料混凝土增加了0.3%，相對(duì)動(dòng)彈性模量下降6.4%。

圖1不同品質(zhì)再生細(xì)骨料混凝土的質(zhì)量損失率與相對(duì)動(dòng)彈性模量

這是因?yàn)樵偕?xì)骨料表面粗糙，附著砂漿含量大，在破碎過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)較多的裂紋，使再生混凝土的用水量增多，增大水灰比的同時(shí)增大了混凝土的孔隙率，存積了較多的游離水，更容易造成凍融破壞；而高質(zhì)量的再生細(xì)骨料在處理過(guò)程中，會(huì)去掉突出邊緣和表面硬化的水泥砂漿，改進(jìn)粒型和再生細(xì)骨料的級(jí)配，其基本性能類似于天然骨料，可提高再生混凝土的壓實(shí)度，由此提升再生骨料混凝土的品質(zhì)的同時(shí)也提升其抗凍性。

4 分析與討論

再生細(xì)骨料混凝土的高收縮率取決于其多孔結(jié)構(gòu)和高吸水性。多孔結(jié)構(gòu)在很大程度上對(duì)界面區(qū)水的遷移產(chǎn)生影響，進(jìn)而改變界面過(guò)渡區(qū)水化產(chǎn)物的微觀結(jié)構(gòu)。對(duì)于高吸水性的再生細(xì)骨料，當(dāng)含水率過(guò)高或過(guò)低時(shí)，界面過(guò)渡區(qū)的微觀結(jié)構(gòu)大量的失水或富水，造成收縮率進(jìn)一步增加。而對(duì)于含水適量的再生細(xì)骨料，在混凝土凝結(jié)硬化、維護(hù)和使用過(guò)程中，由于再生細(xì)骨料孔的尺度比水泥石中毛細(xì)孔的尺寸要大，預(yù)吸水再生骨料中儲(chǔ)存的水會(huì)隨著水泥水化而遷移到水泥石上，促進(jìn)水泥顆粒的進(jìn)一步水化。所以，適度預(yù)吸水的再生細(xì)骨料作為在混凝土內(nèi)部的水分儲(chǔ)備，在一段時(shí)間內(nèi)能自動(dòng)補(bǔ)給水泥水化用水，對(duì)混凝土干縮起到一定的補(bǔ)償作用，后期收縮較普通混凝土放緩。

5 結(jié)論

（1）普通混凝土抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度均隨再生細(xì)骨料替代率的增加而下降明顯。

（2）對(duì)于高水灰比（0.52）混凝土，無(wú)論是否摻加再生細(xì)骨料，其抗凍性能均很差，通過(guò)摻加引氣劑可提高其抗凍融循環(huán)能力，但抗凍耐久性仍較差。

（3）對(duì)于低水灰比（0.35）混凝土，由于本身具有高抗凍耐久性，摻加再生細(xì)骨料不會(huì)對(duì)其抗凍耐久性能產(chǎn)生明顯影響。

（4）對(duì)比再生細(xì)骨料混凝土，通過(guò)降低水灰比比摻加引氣劑更能顯著提高混凝土抗凍耐久性。

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TU528

A

1007-6344（2017）03-0353-01

中圖分類號(hào)：G322

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