建筑垃圾再生粗骨料不同取代掺量对再生混凝土性能的影响

赵娟　　宋军超　　余海涛　　刘作为

（深圳港创建材股份有限公司）

建筑垃圾再生粗骨料不同取代掺量对再生混凝土性能的影响

赵娟宋军超余海涛刘作为

（深圳港创建材股份有限公司）

采用由建筑垃圾回收制成的再生粗骨料配置再生混凝土，研究由废弃混凝土回收的再生粗骨料不同取代掺量取代天然骨料对配置的再生混凝土性能影响，研究结果表明：随着再生粗骨料掺量的增加，RAC的抗压强度逐步降低，而碳化深度却逐步增加。当再生粗骨料掺量在50%以内时，其抗压强度及碳化深度与普通混凝土基本相同；当再生粗骨料掺量超过50%时，其抗压强度明显降低，碳化深度明显增大。

建筑垃圾；再生粗骨料；再生混凝土；不同取代掺量

1　前言

随着我国城镇化基础建设和新兴房地产业的迅猛发展，建筑物的改造和拆除过程中所产生的建筑垃圾也与日俱增，平均每年以8%的量增长［1］，而天然骨料的资源也在日趋枯竭［2］。

绝大多数建筑垃圾都是未经任何处理进行露天堆放，造成严重的环境污染，从保护环境及资源再利用观点出发，有效处理回收再利用建筑废弃物垃圾，使其成为可利用的再生资源，不仅可以减轻环境污染，还有利于保护天然资源被过度开采免于枯竭，因此，再生混凝土（RAC）应运而生。当前，国内外开展了很多对RAC的研究和开发应用，制定了相应技术规范，取得了一定的研究成果［3～5］。本文主要通过研究由不同强度等级的废弃混凝土回收的再生粗骨料和再生粗骨料不同取代掺量对RAC性能的影响，为RAC的推广应用提供一定的理论基础。

2　试验

2.1试验原材料

⑴水泥：选用广西台泥P.O42.5R，其主要性能指标见表1。

表1　水泥性能指标

⑵粉煤灰：选用深圳妈湾电厂Ⅱ级粉煤灰，其主要性能指标见表2。

表2　粉煤灰性能指标（%）

⑶矿渣粉：选用河北唐山盾石S95级矿渣粉，其性能指标见表3。

表3　矿粉性能指标

⑷外加剂：选用中铁安徽四威RAWY101聚羧酸外加剂，PH值5.84含固量11.6%，减水率25.6%；氯离子含量0.04%。

⑸砂：选用东莞中砂，其主要性能指标见表4。

表4　砂性能指标

⑹粗骨料：再生粗骨料采用某旧楼楼板拆除时的废弃混凝土，强度等级为30～40MPa，天然骨料采用金业石，两种骨料的性能指标如表5所示。

2.2试验方法

2.2.1试验配合比

本试验重点研究再生粗骨料不同取代掺量对混凝土强度的影响，再生粗骨料分别按0%、25%、50%、75%、100%的掺量取代天然骨料配置C30的混凝土，其C30基础配合比如表6所示，鉴于再生骨料与天然骨料的吸水率存在较大差异，为保证拌合物具有同样的工作性能，掺再生骨料的配合比须酌情添加附加水，保证其拌合物饱和状态下的理论水灰比不变，进而研究不同取代掺量对RAC强度性能的影响。

2.2.2强度检测试验

抗压强度试验根据GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》进行，RAC与普通混凝土试件均采用100mm×100mm×100mm立方体标准试件，经28d标准养护后进行抗压强度检测。

2.2.3碳化深度试验

碳化深度试验根据GB/T50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》进行，即在（20± 2）℃，相对湿度（70±5）%，二氧化碳质量分数（20±3）%的条件下开始试件碳化深度试验，试件提前2d从标准养护箱中取出，在60℃下烘干。

2.2.4试验仪器设备

⑴SJD-60型单卧轴强制式混凝土搅拌机；

⑵TYE-3000 B型压力试验机；

⑶混凝土碳化深度测量仪。

表5　骨料物理性能指标

表6　 C30基础配合比（kg/m3）

表7　强度及碳化深度试验结果

3　试验结果与讨论分析

将再生粗骨料按不同取代掺量取代天然骨料时，由于再生骨料吸水率较大，故而为保证同样的工作性能，酌情添加了部分附加水进行相关试验，其调整试验配合比与强度及碳化深度试验检测结果如表7所示。

3.1再生骨料不同取代量对RAC强度影响

再生骨料不同取代掺量对RAC强度的影响作用如图1所示，由表7及图1可以看出，随着再生粗骨料掺量的逐步增加，RAC强度表现为逐渐降低，当再生骨料的掺量在50%范围以内时，其RAC的抗压强度与全天然骨料混凝土抗压强度基本相同，当再生骨料的掺量超过50%时，RAC的抗压强度明显降低，究其原因，主要是由于再生骨料的高吸水率和吸水速度特性，使得实际拌合时附加水的用水量逐步增加，此举无疑增大了过渡区的水胶比，使得抗压强度逐步降低；另一方面，水泥水化产生的大量稳定性极差的Ca（OH）2容易在水泥石和集料界面处富集并形成粗大晶粒，成为强度薄弱环节，削弱与骨料的粘结力，进而使得抗压强度降低。3.2再生骨料不同取代量对再生混凝土碳化深度影响

图1　再生粗骨料不同取代掺量对混凝土强度影响

图2　再生粗骨料不同取代掺量对混凝土碳化深度影响

再生骨料不同取代掺量对RAC碳化深度的影响作用如图2所示，由表7及图2可以看出，随再生粗骨料掺量的增加，其RAC的碳化深度逐步增大，究其原因，可能是由于再生粗骨料表面附着水泥砂浆的物质透过性比普通混凝土零再生骨料掺量的物质透过性大，进而使得随再生骨料掺量的增大，其RAC碳化深度表现为逐步增大，且当再生骨料掺量超过50%时，RAC碳化深度明显增大。

4　结论

⑴由建筑垃圾回收的粗骨料其吸水率及吸水速度都较天然粗骨料较高，而其表观密度、堆积密度和紧密密度都相对偏小，针片状含量及压碎指标也相对偏低；

⑵随着再生粗骨料掺量的逐步增加，RAC的抗压强度逐步降低，其原因一方面表现为拌合用水的增加使得其过渡区的水胶比增大，从而使得抗压强度降低，另一方面由于在水泥石和集料界面处富集了稳定性极差的Ca（OH）2形成大颗粒，削弱粘结力，降低抗压强度；

（3）随着再生粗骨料掺量的逐步增加，由于再生粗骨料表面附着水泥砂浆的物质透过性比普通混凝土零再生骨料掺量的物质透过性大，使得RAC的碳化深度逐渐增大；

（4）再生骨料的掺量应控制在50%以内，若掺量超过50%，其RAC抗压强度逐步降低，碳化深度逐渐增大。●

［1］SHI Jian-guang，XU Yue-zhou.Estimation and forecasting of concrete debris amount in China［J］.Resources，Conservation and Recycling，2006，49（2）：147-158.

［2］邓寿昌，张学兵，罗迎社.废气混凝土再生利用的现状分析与研究展望［J］.混凝土，2006（11）：20-24.

［3］崔正龙，田中礼治，等.固体废弃物再生骨料混凝土的耐久性试验研究［J］.硅酸盐通报，2009，28（5）：1042-1045.

［4］李俊，尹健，周士琼，等.基于正交试验的再生骨料混凝土强度研究［J］.土木工程学报，2006，39（9）：43-46.

［5］邢锋，冯乃谦，丁建彤.再生骨料混凝土［J］.混凝土与水泥制品，1999，（2）：10-13.