宋福濤

（遼寧水利土木工程咨詢有限公司，遼寧沈陽(yáng) 110000）

0 引言

近年來(lái)，人類(lèi)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展、特別是自然資源的可持續(xù)利用問(wèn)題受到世界各國(guó)的廣泛重視?；炷磷鳛楫?dāng)前使用最為廣泛、用量最大的人工建筑材料，其總需求量日益增加。混凝土的大量生產(chǎn)和使用不僅會(huì)造成天然骨料的大量消耗，也造成建筑垃圾日益增多[1]。目前，大部分建筑垃圾未經(jīng)任何處理直接堆放，不僅造成土地的大量占用，還會(huì)造成直接或間接污染。因此，開(kāi)展建筑垃圾的資源化利用，不僅有利于環(huán)境保護(hù)，也可以有效緩解天然骨料的大量消耗[2]。

在建筑垃圾資源化利用方面，再生骨料生產(chǎn)無(wú)疑是最重要和最有價(jià)值的途徑[3]。但是，建筑垃圾在裂解、破碎制作再生骨料的過(guò)程中，往往會(huì)產(chǎn)生一些微裂紋，同時(shí)，受到原材料長(zhǎng)期使用過(guò)程中劣化作用的影響，再生骨料往往存在吸水率高、壓碎率高、強(qiáng)度低等缺陷，進(jìn)而影響混凝土的性能[4]。另一方面，隨著水利工程建設(shè)水平的不斷提高，對(duì)水工混凝土的性能要求也越來(lái)越嚴(yán)格。上述兩方面因素的共同作用，嚴(yán)重制約了再生骨料混凝土在水工建設(shè)領(lǐng)域的推廣應(yīng)用[5]。針對(duì)這一問(wèn)題，部分學(xué)者提出對(duì)再生骨料進(jìn)行物理、化學(xué)方法強(qiáng)化的思路，取得了良好的效果。但是，目前的研究主要集中在單一的強(qiáng)化方式方面，對(duì)使用兩種以上強(qiáng)化方式的復(fù)合強(qiáng)化作用研究不多?；诖?，此次研究選擇兩種不同的改性劑強(qiáng)化漿液進(jìn)行浸泡復(fù)合強(qiáng)化，并通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)探討其工程效果。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

此次試驗(yàn)中，制作再生骨料的建筑垃圾為某建筑工地的廢棄混凝土梁。首先，利用大錘對(duì)其進(jìn)行人工破碎，再利用顎式破碎機(jī)進(jìn)行機(jī)械破碎，對(duì)獲得的破碎料進(jìn)行篩分，去除粒徑小于5 mm 和大于20 mm 的成分，最終獲得粒徑為5～20 mm 級(jí)配良好的再生骨料。

混凝土制作中，使用冀東水泥廠生產(chǎn)的P.O42.5普通硅酸鹽水泥，細(xì)骨料為天然河沙，粗骨料為人工石灰?guī)r碎石，減水劑為聚羧酸減水劑，試驗(yàn)用水為普通自來(lái)水。

1.2 試驗(yàn)方案

此次研究選擇了當(dāng)前再生骨料改性強(qiáng)化領(lǐng)域常用的兩種單一方案：硅酸鈉溶液改性強(qiáng)化方案（方案1）、水泥基漿液改性強(qiáng)化方案（方案2），并以這兩種單一改性強(qiáng)化方案為基礎(chǔ)，提出方案3 和方案4兩種復(fù)合強(qiáng)化方案。其中，方案3為先用方案1對(duì)再生骨料進(jìn)行強(qiáng)化，然后用方案2進(jìn)行改性強(qiáng)化；方案4 為先用方案2 對(duì)再生骨料進(jìn)行強(qiáng)化，然后用方案1進(jìn)行改性強(qiáng)化。以水工建設(shè)中常用的C30混凝土為參考進(jìn)行混凝土材料的配合比設(shè)計(jì)[6]，以天然骨料混凝土（方案5）和未采取強(qiáng)化措施的再生骨料混凝土作為對(duì)比方案（方案0）。

1.3 試驗(yàn)方法

一定濃度的硅酸鈉溶液可以對(duì)再生骨料產(chǎn)生良好的改性效果，有效提升再生骨料的性能[7]。結(jié)合相關(guān)研究成果和工程經(jīng)驗(yàn)，研究中采用8.00%的硅酸鈉溶液進(jìn)行強(qiáng)化試驗(yàn)。首先，根據(jù)濃度要求配制好一定量的硅酸鈉溶液；將再生骨料放入硅酸鈉溶液中浸泡24.0 h，浸泡過(guò)程中要保持液面高于再生骨料10 cm以上，在浸泡過(guò)程中要每隔6.0 h 攪拌1 次，保證浸泡改性質(zhì)量；在達(dá)到浸泡時(shí)間后，慢慢撈出再生骨料，在遮陽(yáng)通風(fēng)處晾干備用。

水泥基改性漿液制作使用的材料為P.O42.5普通硅酸鹽水泥、硅灰和偏高領(lǐng)土[8]。具體制作過(guò)程：利用硅灰和偏高領(lǐng)土等量取代20.00%的水泥，按照0.65 的水灰比制作成具有一定流動(dòng)性的強(qiáng)化漿液；將制備好的再生骨料倒入強(qiáng)化漿液中浸泡12.0 h，然后自然風(fēng)干，再養(yǎng)護(hù)7 d 備用。由于水泥基強(qiáng)化漿液存在凝結(jié)現(xiàn)象，在浸泡過(guò)程每隔0.5 h攪拌1 次，防止?jié){液初凝。

在試驗(yàn)過(guò)程中，按照GB/T 50081—2002《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》及JGJ/T 443—2018《再生混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》中的相關(guān)要求進(jìn)行混凝土試件的制作和養(yǎng)護(hù)?？箟簭?qiáng)度和劈裂抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)采用WAW-2000 型萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)，鑒于水工混凝土的特殊應(yīng)用環(huán)境，研究中還對(duì)試件進(jìn)行了抗凍性試驗(yàn)。試驗(yàn)過(guò)程中，每種方案測(cè)試3個(gè)試件，并取其試驗(yàn)結(jié)果的均值。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 強(qiáng)度

根據(jù)試驗(yàn)中獲得的數(shù)據(jù)，計(jì)算不同試驗(yàn)方案試件3，7，14，28 d 的抗壓和劈裂抗拉強(qiáng)度，結(jié)果如表1 所示。從表1 可以看出，不同齡期條件下，混凝土試件的抗壓和劈裂抗拉強(qiáng)度變化規(guī)律基本一致。強(qiáng)度值最小的為方案0，方案1 和方案2 的抗壓和劈裂抗拉強(qiáng)度值與方案0 相比有了明顯的提升，且方案2 具有一定的優(yōu)勢(shì)，但是優(yōu)勢(shì)不明顯。方案3 和方案4 兩種復(fù)合強(qiáng)化方案的抗壓和劈裂抗拉強(qiáng)度值較方案1 和方案2 有顯著的提升，說(shuō)明采用復(fù)合強(qiáng)化措施對(duì)提升再生骨料混凝土的抗壓和劈裂抗拉強(qiáng)度更為有利，工程效果十分顯著。方案3 和方案4 相比，方案3 存在明顯的優(yōu)勢(shì)，究其原因是采用方案4 時(shí)，水泥基強(qiáng)化漿液會(huì)將骨料充分包裹，從而影響了硅酸鈉溶液的強(qiáng)化效果，采用方案3 可以充分發(fā)揮兩種強(qiáng)化方案的作用，因此強(qiáng)化效果更為顯著。從表1 可以看出，方案5的28 d 抗壓強(qiáng)度與方案3 相比，高出約2.39%，由此可見(jiàn)，經(jīng)過(guò)復(fù)合強(qiáng)化措施之后，再生骨料混凝土的抗壓強(qiáng)度雖然仍舊比不上天然骨料，但是差距已經(jīng)不明顯；方案5 的28 d 劈裂抗拉強(qiáng)度小于方案3，原因可能是利用水泥基漿液強(qiáng)化之后，再生骨料與混凝土中的膠結(jié)材料粘結(jié)更為牢固，在提升劈裂抗拉強(qiáng)度方面更為有利。

表1 抗壓和劈裂抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果MPa

2.2 抗凍性

抗凍性是北方寒區(qū)水利工程對(duì)混凝土的重要性能要求。研究中對(duì)不同試驗(yàn)方案混凝土試件進(jìn)行100 次凍融循環(huán)試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算質(zhì)量損失率和抗壓強(qiáng)度損失率，結(jié)果如表2 所示。從表2可以看出，采取單一的再生骨料強(qiáng)化措施雖然可以有效降低混凝土的質(zhì)量損失率和抗壓強(qiáng)度損失率，但是明顯不及復(fù)合強(qiáng)化措施的工程效果。在采用復(fù)合強(qiáng)化措施的兩個(gè)方案中，方案3 較方案4優(yōu)勢(shì)明顯，且抗壓強(qiáng)度損失率和質(zhì)量損失率已經(jīng)比較接近天然骨料混凝土的試驗(yàn)結(jié)果。

表2 抗凍性試驗(yàn)結(jié)果

3 結(jié)語(yǔ)

再生骨料憑借其良好的生態(tài)和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，在水工混凝土制備領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，對(duì)其進(jìn)行研究和分析具有重要意義。此次研究利用室內(nèi)試驗(yàn)的方式，探討分析了再生骨料復(fù)合強(qiáng)化措施對(duì)水工混凝土性能和抗凍性的影響，結(jié)果顯示，采用合理的復(fù)合強(qiáng)化措施可以有效改善再生骨料及混凝土的性能，可以使再生骨料混凝土獲得與天然骨料混凝土接近的工程效果，對(duì)再生骨料在水工混凝土領(lǐng)域的應(yīng)用具有重要的支持和借鑒作用。當(dāng)然，影響混凝土性能的因素較多，在后續(xù)的研究中需要選擇更多的指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比分析，以便進(jìn)一步驗(yàn)證本文研究結(jié)論的科學(xué)性和價(jià)值。