張思雨，丁麗芳

（河北建設(shè)集團股份有限公司，河北 保定 071000）

0 引言

堿激發(fā)膠凝材料近年來備受關(guān)注?？蓪⒌V渣粉作為混凝土的主要膠凝材料，以激發(fā)劑激發(fā)其潛在活性，生成 C-S-H 凝膠，制備堿激發(fā)混凝土。將混凝土企業(yè)廢棄試塊破碎篩分，作為再生骨料進行二次利用，與使用天然骨料的普通混凝土相比，再生骨料混凝土既解決了大量建筑廢棄物的處理，又節(jié)約了有限的天然資源，兼顧了生態(tài)與環(huán)保的效益。礦渣粉本為混凝土常用摻合料，可降低混凝土中水泥用量，從而降低水泥生產(chǎn)造成的碳排放和巨大的能源消耗。堿激發(fā)膠凝材料與再生粗骨料結(jié)合制備混凝土，其經(jīng)濟效益與生態(tài)效益都是十分巨大的。

1 試驗設(shè)計

將破碎后的再生骨料進行篩分，制備再生細骨料，將再生細骨料以 0～100% 的比例、10% 的梯度遞增替代天然砂，探究再生細骨料對堿激發(fā)混凝土強度的影響，通過混凝土強度篩選再生細骨料最佳摻量。

2 試驗成果

2.1 試驗原料

（1）礦粉（K）：選用 S95 級高爐礦渣粉，主要性能指標見表 2。

表 1 礦渣粉性能指標

（2）天然骨料（S）：選用 5～25mm 連續(xù)級配青碎石，表觀密度 2700kg/m3，堆積密度 1570kg/m3，壓碎指標值 5.1%；細骨料選用中砂，細度模數(shù) 2.6。

（3）再生細骨料（ZS）：將混凝土公司留樣試塊進行破碎、篩分，作為混凝土再生細骨料，壓碎指標28.7%，篩分分析見表 2。

表 2 再生細骨料性能指標

將以上篩分數(shù)據(jù)同人工砂顆粒級配標準值對比，再生細骨料 2.5mm 累計篩余超出標準范圍（35%～5%），其他粒徑累計篩余滿足Ⅰ區(qū)標準，細度模數(shù)3.6，判定為粗砂。

（4）激發(fā)劑：采用水玻璃和氫氧化鈉，其中水玻璃原液為模數(shù) 3.3，波美度 38 的溶液；氫氧化鈉為含量96% 的分析純固體顆粒。氫氧化鈉用來調(diào)節(jié)水玻璃模數(shù)，本次試驗采用模數(shù)為 1.2 的水玻璃激發(fā)劑，激發(fā)劑摻量為 14%。

（5）水：自來水。

2.2 試驗過程

2.2.1 再生細骨料對堿激發(fā)混凝土強度的影響

再生細骨料從 0～100% 替代天然砂，以 10% 梯度遞增進行混凝土試驗，探究再生細骨料對堿激發(fā)混凝土強度的影響。具體試驗數(shù)據(jù)見表 2。

試驗過程中，隨再生細骨料摻量增加，混凝土拌合物狀態(tài)有所變化，為滿足混凝土工作性能要求，通過調(diào)節(jié)水膠比來保證混凝土具有較好的流動性，坍落度范圍保持在 180～210mm 之間。

根據(jù)表中數(shù)據(jù)繪制混凝土強度曲線圖，分析再生細骨料摻量對混凝土強度影響。具體見圖 1。

圖 1 再生細骨料摻量對混凝土強度影響曲線

表 2 再生細骨料不同摻量混凝土配合比試驗數(shù)據(jù)

從混凝土 3d 強度曲線分析，從再生細骨料摻量為50% 開始，混凝土 3d 強度低于基準堿激發(fā)混凝土強度；7d 強度隨再生細骨料摻量增加先上升，后平穩(wěn)下降，在摻量為 40% 時，混凝土 7d 強度最高，摻量大于90% 以后混凝土強度低于基準堿激發(fā)混凝土強度；28d強度呈先增長、后下降的趨勢，再生細骨料摻量為 30%時，混凝土強度達到峰值，強度值 40.6MPa，為基準堿激發(fā)混凝土強度值的 126%，當(dāng)摻量大于 60% 后，混凝土強度低于基準堿激發(fā)再生混凝土強度；當(dāng)再生細骨料完全替代天然細骨料時，28d 混凝土強度值 27.1MPa，為基準堿激發(fā)混凝土強度值的 84%。

再生細骨料摻量在 0～30% 時混凝土強度增長，再生細骨料摻量不超過 50%，混凝土強度均高于基準堿激發(fā)混凝土，說明在此范圍內(nèi)，再生細骨料與天然細骨料混合后，骨料級配更優(yōu)，再生細骨料可以調(diào)節(jié)天然骨料級配缺陷，使混凝土強度有所提升，當(dāng)摻量大于 50%后，由于水膠比和再生細骨料本身性能指標的影響，混凝土強度開始呈下降趨勢。

結(jié)合混凝土拌合物狀態(tài)和混凝土強度整體分析，再生細骨料摻量大于 40% 開始，混凝土拌合物狀態(tài)開始變差，水膠比提高，強度開始降低，隨著再生細骨料摻量越來越高，混凝土強度越低，狀態(tài)越難調(diào)整，因此，得出初步結(jié)論，再生骨料最佳摻量為 30%，摻量范圍0～40%。

2.2.2 再生骨料存放時間對堿激發(fā)混凝土強度的影響

試驗過程中發(fā)現(xiàn)，再生細骨料的存放時間對混凝土強度具有較大影響，試驗中所用再生骨料的來源一般為近期破碎的混凝土廢棄試塊，齡期在 3d、7d、28d 時經(jīng)壓力機測過強度后進行破碎，作為再生骨料進行使用時，不超過 60d。偶遇特殊情況，儲備的再生骨料放置了近六個月，再次使用時混凝土強度較低。

因此設(shè)置對照試驗將兩種再生細骨料與天然骨料進行對比，發(fā)現(xiàn)長時間堆放的再生細骨料會降低混凝土強度。具體試驗數(shù)據(jù)見表 3。其中 B1 為放置半年的再生細骨料，B2 為日常使用的再生細骨料，B1 配合比在 3d齡期時沒有強度，其 7d、28d 強度均低于基準強度及B2 強度，且相差較大。

表 3 再生細骨料對混凝土強度的影響

分析原因如下：經(jīng)破碎后制成的再生細骨料多為天然砂與膠凝材料的膠結(jié)物質(zhì)以及膠凝材料水化反應(yīng)尚未進行完全的晶體，會因時間推移以及空氣中濕度變化、溫度變化而產(chǎn)生強度變化，如短期內(nèi)進行應(yīng)用，部分細骨料中含有未完全水化的膠凝材料成分，可在堿激發(fā)混凝土中通過激發(fā)劑的影響進行二次水化；另外，其中含有部分被破碎成微粉狀態(tài)的結(jié)晶物質(zhì)，則可以起到微集料效應(yīng)，填充混凝土內(nèi)細小孔徑，從兩方面來增強混凝土強度。而放置時間較久之后則不再有活性，僅僅起到集料作用，其壓碎值指標比天然砂要低，因此導(dǎo)致混凝土強度下降。

3 試驗結(jié)論

（1）再生細骨料摻量在 50% 內(nèi)，可以調(diào)節(jié)天然細骨料級配缺陷，使混合細骨料級配更高，提升混凝土強度。

（2）再生細骨料摻量范圍應(yīng)控制在 0～40%，此范圍內(nèi)混凝土拌合物性能與強度可滿足設(shè)計需求。

（3）再生細骨料存放時間會影響堿激發(fā)混凝土強度，當(dāng)存放時間超過膠凝材料完全水化時間后，再生細骨料僅僅起到集料作用，無潛在活性。