陳晶亮

（福建連江縣豐源實(shí)業(yè)有限公司，福建 福州 350000）

1 引言

在城鎮(zhèn)化不斷發(fā)展的背景下，各地建筑物數(shù)量明顯增加，由此會消耗大量的建筑材料。雖然發(fā)展會給當(dāng)?shù)貛硪欢ǖ慕?jīng)濟(jì)收益，但也會因此產(chǎn)生部分建筑廢棄物影響當(dāng)?shù)丨h(huán)境，導(dǎo)致建材緊缺和廢棄物環(huán)境污染問題。再生混凝土技術(shù)很好地克服了這兩大問題。對建筑垃圾進(jìn)行處理和循環(huán)使用，不僅可以極大地緩解我國建筑材料的緊缺問題，還可以為廢棄混凝土的處置問題提出解決方案，對我國建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展有著重大的現(xiàn)實(shí)價(jià)值，也是我國大力倡導(dǎo)的能源節(jié)約與節(jié)約型城市建設(shè)的必然選擇，將產(chǎn)生重大的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。雖然再生混凝土具有經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性特點(diǎn)，但受再生骨料性能缺陷的影響，再生混凝土的基礎(chǔ)力學(xué)性能比普通混凝土略微降低，使它在工程中的應(yīng)用受到了極大的限制，因此，針對不同再生骨料取代率對其力學(xué)性能的影響程度的研究，具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

2 試驗(yàn)方法

2.1 試驗(yàn)材料

2.1.1 原材料選取

本文以C30 強(qiáng)度的混凝土作為基礎(chǔ)原料，將廢棄的混凝土通過壓碎、除雜、篩選等加工處理得到粒徑為5.0～25.0mm 的再生骨料，制作標(biāo)準(zhǔn)尺寸的立方體試件，并分別進(jìn)行立方體和易性、抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度的基本力學(xué)試驗(yàn)。

①水泥：本試驗(yàn)采用揚(yáng)州海螺水泥有限責(zé)任公司生產(chǎn)的P·O42.5 水泥，技術(shù)指標(biāo)見表1。

表1 水泥技術(shù)指標(biāo)

②粉煤灰：本試驗(yàn)采用福建華電可門發(fā)電有限公司生產(chǎn)的粉煤灰作為試件的原材料，具體性能技術(shù)指標(biāo)見表2。

表2 粉煤灰技術(shù)指標(biāo)

③粗骨料（碎石）：試驗(yàn)中所選的粗骨料為福建省連江縣宏晟礦業(yè)有限公司生產(chǎn)的沉積巖碎石，粒徑為5.0～25.0mm 的粗骨料的具體強(qiáng)度可通過壓碎度表示。壓碎度與粗骨料的抗破碎性能之間成反比例關(guān)系，即壓碎度的值越大，粗骨料的抗破碎能力越差，強(qiáng)度越低。具體計(jì)算公式為：

④細(xì)骨料（機(jī)制砂）：試驗(yàn)中所選的細(xì)骨料為沉積巖機(jī)制砂，通過制砂機(jī)及其他附屬設(shè)備將沉積巖碎石進(jìn)行破碎，將破碎機(jī)碎出的半成品用振動篩篩分，并將大于4.75mm 的碎石進(jìn)行再次破碎，直到加工成粒徑小于4.75mm 的顆粒。

⑤外加劑：外加劑一般是指減水劑，可起到減少用水量的作用，同時(shí)對提升再生混凝土的和易性具有一定的積極作用，但是，要想實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)，必須保持混凝土坍落度不變。本試驗(yàn)采用的減水劑為聚羧酸減水劑，經(jīng)過多次試配后，將減水劑的摻量確定為膠凝材料用量的2.5%。

2.1.2 配合比設(shè)計(jì)

針對上述選取的原材料分析適用于再生混凝土的配合比。考慮到與基準(zhǔn)混凝土相比，再生混凝土的吸水量更大，會提前吸收攪拌中的水分，導(dǎo)致配合比中的實(shí)際水分減少，因此，將再生骨料預(yù)先濕潤處理，避免發(fā)生水分較低的問題，造成試件干裂。在保證水分適當(dāng)?shù)那疤嵯拢鶕?jù)實(shí)際檢測數(shù)據(jù)得出再生混凝土的配合比見表3。

表3 再生混凝土試件配合比

2.2 試件制備

在試件制作過程中，將事先準(zhǔn)備好的各種原料倒入攪拌機(jī)進(jìn)行攪拌，持續(xù)60s，此步驟不加水；然后，加入適量的水再次攪拌均勻即可，第一罐混凝土開始攪拌時(shí)，要用水充分打濕攪罐后，再將新拌混凝土倒入容器，將配比好的骨料和漿液均勻地分布到所有模具中。再將模具放到振動設(shè)備操作臺上，振動40s 左右或有漿液在上飄浮為止；灌注成型后，在所有模具上面覆蓋一層塑料薄膜，可起到保濕防干裂的作用，放置24h 后，觀察試件凝固性能，強(qiáng)度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求即可進(jìn)行脫模，并用筆標(biāo)注標(biāo)號，將試件放到標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室里進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)28d 后可進(jìn)行試驗(yàn)。試件制備完成后，任意挑選5 個(gè)試件作為試驗(yàn)測試對象，并按照順序進(jìn)行標(biāo)記。

3 試驗(yàn)結(jié)果分析

完成再生混凝土試件制備后進(jìn)行試驗(yàn)測試分析，將和易性和力學(xué)性能作為測試指標(biāo)，得出不同試件在不同再生骨料取代率下的變化特點(diǎn)。

3.1 再生混凝土和易性檢測

選取試件1 和試件3 作為試驗(yàn)對象，測定再生混凝土的坍落度與和易性。當(dāng)再生骨料摻量較大時(shí)，試件沒有發(fā)生泌水問題，且具備較好的黏聚性；而當(dāng)摻量減少后，試件可能產(chǎn)生少量泌水，且黏聚性大不如摻量較大的試件。各個(gè)試件的坍落度與再生骨料取代率之間成負(fù)相關(guān)，即取代率增加，坍落度降低。以試件1 和試件3 為例分析再生混凝土坍落度變化情況。其中，試件1的坍落度在取代率為0%時(shí)達(dá)到了最大值，可達(dá)150mm；當(dāng)取代率為100%時(shí)，試件3 的坍落度明顯大幅度降低，具體為130mm；當(dāng)取代率為50%時(shí)，試件3 的坍落度為145mm，坍落度無明顯降低。其他試件的變化趨勢和特點(diǎn)與上述試件具有一致性，由于篇幅有限，本文不對其他試件進(jìn)行具體的數(shù)據(jù)分析。

通過上述測試結(jié)果可知，取代率大小能夠?qū)υ嚰奶涠犬a(chǎn)生一定的影響，影響程度較小，但對黏聚性和保水性的影響較為明顯。

3.2 再生混凝土力學(xué)性能檢測

通過上述分析得出了再生骨料摻量對試件和易性的影響，下面，以力學(xué)性能作為測試重點(diǎn)，分析再生骨料摻量對不同試件的影響程度。在力學(xué)性能分析中，抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度作為常用的指標(biāo)，能夠準(zhǔn)確地反映混凝土試件的真實(shí)性能狀態(tài)，因此，對二者進(jìn)行計(jì)算：

其中，F(xiàn)表示混凝土的極限荷載；S表示試件在測試中的受壓面積；表示多次測試中不同試件的平均抗壓強(qiáng)度；δ表示混凝土抗壓系數(shù)。

根據(jù)公式（2）和公式（3）計(jì)算混凝土試件1 和試件3 的力學(xué)性能指標(biāo)，并繪制出強(qiáng)度發(fā)展規(guī)律圖（見圖1）。

圖1 混凝土試件1 和試件3 的力學(xué)性能檢測結(jié)果

從圖1-a 可以看出，抗壓強(qiáng)度并非隨骨料取代率的增大而加強(qiáng)，也不會因取代率減少而降低，存在一個(gè)最優(yōu)的摻入比例（約為50%)，當(dāng)取代率為50%時(shí)，抗壓強(qiáng)度達(dá)到最佳狀態(tài)，但如果取代率大于50%，則會明顯降低。從圖1-b 可以看出，試件抗折強(qiáng)度的改變與抗壓強(qiáng)度的改變是相似的，并隨著取代率的提高，呈現(xiàn)出先上升，達(dá)到一定強(qiáng)度后再下降的趨勢。其最佳摻量同樣出現(xiàn)在50%左右。

從整體上來看，當(dāng)再生骨料取代率在50%時(shí)，不同試件的力學(xué)性能均達(dá)到了最佳狀態(tài)，因此，在配制再生混凝土?xí)r，要準(zhǔn)確把握再生骨料的摻量，避免因再生骨料取代率過高或過低造成試件力學(xué)性能的降低，以提升混凝土的應(yīng)用性能。

4 結(jié)語

雖然在實(shí)際工程中，再生混凝土的使用能夠符合環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展理念，然而與天然骨料相比，再生骨料仍存在吸水率高、內(nèi)部大量微裂紋、破碎指數(shù)高、表面密度低等缺點(diǎn)，從而造成了其在力學(xué)性能和耐久性上與一般的混凝土材料存在一定的差距，所以，有必要深入探討其他條件對其力學(xué)性能的影響。然而，因?yàn)槊课粚W(xué)者或研究人員所采用的試驗(yàn)方式和試驗(yàn)所用的資料不一樣，導(dǎo)致了研究成果存在較大差異，難以為實(shí)際運(yùn)用提供理論基礎(chǔ)。為了有效改善上述問題，本文結(jié)合了工程實(shí)際配合比，研究了再生混凝土的基本力學(xué)性能，為實(shí)際工程中的相關(guān)應(yīng)用提供了理論依據(jù)。本文通過實(shí)際試驗(yàn)得出的相關(guān)結(jié)論如下：

（1）再生混凝土試件的和易性受骨料取代率的影響。通過具體分析可知，二者之間成正相關(guān)，即取代率越大、摻量越大，試件的黏聚性越好、和易性越強(qiáng)。反之，則和易性越差，并可能產(chǎn)生少量泌水。

（2）再生骨料摻量與試件力學(xué)性能之間存在一個(gè)最佳值，當(dāng)取代率為50%時(shí)，試件的力學(xué)性能達(dá)到最佳。