再生骨料改性对混凝土力学性能影响

刘晓冬 邢振贤 孟 歌 张云飞

(华北水利水电大学,河南 郑州 450003)

再生骨料改性对混凝土力学性能影响

刘晓冬 邢振贤 孟 歌 张云飞

(华北水利水电大学,河南 郑州 450003)

针对再生骨料压碎指标大、孔隙率高、吸水率高等缺点，选用三种不同配比的化学浆液改善其工作性能，测定抗压强度、弹性模量等力学性能，探讨改性方法对再生骨料混凝土力学性能的影响进行了研究。

再生骨料改性，力学性能，弹性模量

0 引言

为改善再生骨料的工作性能，本文将采用不同的改性方法对骨料改性加强，并将改性后再生骨料制作成混凝土，测定其抗压强度、弹性模量等力学性能，探讨再生骨料改性对混凝土力学性能的影响[1]。

1 试验研究

试验将采用化学改性的方法，分别用纯水泥浆液、外掺30%矿粉的水泥浆液、外掺10%硅粉的水泥浆液，针对再生骨料表面细纹与微小裂缝进行加强处理。即在前期实验的基础上，将再生骨料倒入调制好的浆液中，轻微淋洗、沥干，装袋备用，见表1。

表1 化学浆液的配比

1.1实验原材料

水泥采用标号为42.5普通硅酸盐水泥，矿粉选用矿渣粉；硅粉的平均粒径为0.1 μm～0.2 μm之间；采用天然黄砂为细骨料，细度模数为2.6；使用的减水剂主要为萘系高效减水剂，为黄褐色粉末状固体[2]。

1.2再生骨料制备方法

将建筑骨料进行前期处理，去除杂质，再放入破碎机中进行二次破碎得到不同粒径小于25 mm的颗粒，最后将再生骨料进行筛分。

本次试验分别配制了纯水泥浆液、水泥外掺30%矿粉浆液、水泥外掺10%硅粉浆液，对5 mm～10 mm的再生骨料进行浸泡，浸泡时间为1 h，取出自然风干至表干，装袋备用。对强化后的骨料根据GB/T 14685—2001建筑用卵石、碎石进行物理性质实验。实验结果见表2。

表2 再生骨料力学性能

与普通的再生骨料相比较，经过改性后的再生骨料通过化学浸泡后，吸水率均有小幅度的增加，其中水泥浆外掺矿粉的改性浆液使再生骨料吸水率增加最多。压碎指标减少了24%。经过水泥浆外掺矿粉浆液改性的再生骨料含水率增加最多而水泥浆液外掺硅粉改性浆液改性的再生骨料含水率增加最少[3]。

2 试验方法和内容

2.1试块的配合比设计

考虑到再生骨料的吸水率，根据再生骨料吸水率实验结果，计算出搅拌混凝土过程中需要添加的附加水量。在普通混凝土配合比设计的基础上计算出水灰比、砂率，其中混凝土强度标准差为5 MPa。但是再生骨料在搅拌的过程中，可能释放出前期吸收的水分而导致水灰比增大。为了避免这种情况，在实验过程中将会采取延长混凝土拌合物的搅拌时间和尽量减少水灰比的措施[4]。

2.2工作性能与力学性能

按表3配合比称料，拌合混凝土测试混凝土的坍落度。养护到28 d后，测试混凝土的抗压强度和弹性模量。C30和C40混凝土的抗压强度和弹性模量数值如表4，表5所示。

表3 基准再生混凝土的配合比设计

表4 C30混凝土力学抗压强度与弹性模量数值

表5 C40混凝土力学抗压强度与弹性模量数值

3 结果分析

C30和C40再生骨料混凝土抗压强度与材料类型的关系见图1和图2。

再生骨料取代率为30%的时候，普通的再生骨料、水泥泥浆强化的再生骨料，对其配制的再生混凝土的抗压强度无明显影响，水泥浆液外掺矿粉和硅粉处理后的再生骨料混凝土抗压强度明显提高，与普通骨料相比，经水泥浆液外掺矿粉和硅粉处理后的再生骨料混凝土抗压强度分别提高了13%和17%。再生骨料取代率为50%时，骨料强化对再生骨料混凝土的强度影响较小。当再生骨料取代率达100%的时候，水泥浆液外掺硅粉强化的再生骨料配制的C30与C40再生混凝土抗压强度均达到最大值。与普通再生骨料配制的再生骨料混凝土相比，经水泥浆液外掺硅粉强化的再生骨料配制的C30,C40再生骨料混凝土抗压强度分别提高了22%和18%。取代率为50%时，最佳改性浆液是水泥浆液外掺矿粉。取代率为100%时，最佳改性浆液是水泥浆液外掺硅粉。通过试件被破坏情况看，破坏大都处于再生骨料与浆液的表面处，这说明提高再生骨料配制混凝土的抗压强度，需要改善水泥浆液与再生骨料的粘结力。

图3和图4分别为C30与C40再生骨料混凝土中再生骨料取代率不同对其弹性模量的影响。

由图3与图4可发现，再生骨料取代率为100%的再生骨料混凝土弹性模量远远低于取代率为30%和50%的再生骨料混凝土的弹性模量。再生骨料取代率为50%时，水泥浆液外掺矿粉强化的再生骨料配制的C30,C40再生骨料混凝土弹性模量分别比普通再生骨料混凝土增长了4%和6%。再生骨料取代率为30%时，水泥浆液外掺硅粉强化的再生骨料配制的C30,C40再生骨料混凝土弹性模量分别比未改性再生骨料增长了18%和22%。数据分析的结果证明，骨料取代率依然是影响再生骨料混凝土弹性模量的主要因素。

4 结语

1)经过化学改性，浆液填充了再生骨料表面的缝隙，减小孔隙率，使再生骨料的表观密度、堆积密度提高，改善了骨料与砂浆之间的过渡界面。三种改性方法，经过水泥外掺硅粉对再生骨料力学性能改善效果明显。

2)普通再生骨料与改性后的再生骨料配制的再生骨料混凝土，都能满足基本力学性能要求。由改性骨料配制的再生混凝土随着取代率的增大，抗压强度变化程度较小，但弹性模量随着取代率增大明显降低。

3)再生骨料的利用是处理废弃混凝土的有效方法，实现了绿色发展和资源的循环利用。强度等级越高的废弃混凝土其破碎得到的再生骨料在相同配合比下配制的再生骨料混凝土强度也相应较高。

[1] 李惠强,杜 婷,吴贤国.建筑垃圾资源化循环再生骨料混凝土研究[J].华中科技大学学报,2001(6):36-39.

[2] 钱大行,王嘉杨.优化再生工艺对再生混凝土性能的影响研究[J].施工技术,2015(12):55-58.

[3] 蒋滨松,张忠岐.建筑废料在混凝土工程中的再生利用[J].混凝土,1999(5):22-25.

[4] 邢 锋,冯乃谦,丁建彤.再生混凝土[J].混凝土与水泥制品,1999(2):14-17.

[5] 郝永池,杨晓光,薛 勇.再生骨料的分类研究[J].混凝土,2010(7):27-29.

Effectofrecycledaggregatemodificationonmechanicalpropertiesofconcrete

LiuXiaodongXingZhenxianMengGeZhangYunfei

(NorthChinaUniversityofWaterResourcesandElectricPower,Zhengzhou450003,China)

Aiming at the shortcomings such as high crushing index, high porosity and high water absorption of recycled aggregate, used three chemical agents with different proportions to improve their working performance. The mechanical properties of compressive strength and elastic modulus were measured. Discussed the effects of modification methods on the mechanical properties of recycled aggregate concrete.

recycled aggregate, mechanical properties, elastic modulus

1009-6825(2017)30-0109-03

2017-08-15

刘晓冬(1994- )，女，在读硕士； 邢振贤(1958- )，男，教授； 孟 歌(1990- )，女，在读硕士；张云飞(1991- )，男，在读硕士

TU528.01

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