再生粗骨料混凝土配合比优化及性能研究

2018-08-03姚志玉

商品混凝土 2018年7期

姚志玉

（河北建设集团股份有限公司，河北保定 071051）

0 引言

随着建筑行业的发展，建筑材料混凝土年用量逐年增多，随之而来的天然粗骨料资源日益枯竭。将废弃混凝土破碎成再生粗骨料用于混凝土中可有效节约资源，保护环境。但是由于粗骨料本身表面粗糙、吸水率高、表面微裂纹等缺点，应用在混凝土中会出现混凝土强度低、用水量高等问题，限制其在混凝土中大规模应用。本文研究了再生粗骨料不同取代率下拌合物性能和力学性能，从而确定了最佳取代率。

1 原材料

（1）水泥：曲阳金隅 P·O42.5 水泥。

（2）粉煤灰：石家庄上安 Ⅱ 级粉煤灰。

（3）矿粉：保定乾华 S95 级矿粉。

（4）粗骨料：天然粗骨料选用保定满城 5～25mm连续级配碎石，再生粗骨料为公司经制砂机破碎并进行废料浆水浸泡和最佳堆积密度后的再生粗骨料。经试验再生粗骨料以 0%、10%、20%、30%、40%、50% 比例取代天然粗骨料后，混合骨料性能满足 GB/T 25177—2010《混凝土用再生粗骨料》中规定Ⅱ类要求。

（5）细骨料：满城Ⅱ区中砂，细度模数 2.7。

（6）外加剂：保定慕湖恒源新型建材公司生产的MZY-A5 型聚羧酸高效减水剂。

2 试验结果及分析

本次试验设计了 C30、C35 和 C40 三个等级的配合比，具体配合比如表 1 所示。

本次试验在水胶比相同条件下，再生粗骨料以不同体积取代率取代天然粗骨料进行试验，通过微调外加剂的掺量来保证新拌混凝土初始坍落度和扩展度。同时以拌合物的工作性能和力学性能为参考依据，确定出再生粗骨料的最佳取代率，为此分别制作了多组100mm×100mm×100mm、100mm×100mm×400mm和 100mm×100mm×300mm 的试件。具体试验结果如表 2 所示。

表 1 混凝土配合比

2.1 对拌合物性能影响

由表 2 可知：

（1）在水胶比一定情况下，为了保证新拌混凝土的初始状态，随着再生粗骨料取代率的逐渐增加外加剂掺量逐渐增大，再生粗骨料取代率大于 30% 后出现了不同程度的泌水现象，主要是由于随着取代率的逐渐增加，再生粗骨料空隙率逐渐增大，内部还含有大量的微裂纹，从而导致再生混凝土保水性逐渐变差，出现泌水现象，由此又导致了 60min 后再生混凝土的坍落度和扩展度的保留值先减小后增大的现象。

（2）随着再生粗骨料取代率的逐渐增加，再生混凝土实测容重逐渐减小，分析其原因再生粗骨料的堆积密度远远小于天然粗骨料，相同体积再生粗骨料质量小于天然粗骨料，随着取代率逐渐增大质量相差越多，从而导致混凝土实测容重逐渐减小。

2.2 对强度影响

为了更好地分析再生混凝土力学性能与再生粗骨料取代率间的关系，将表 2 中的立方体抗压强度、轴心抗压强度和抗折强度的变化趋势绘制成折线图，如图1～3所示。

结合表 2 和图 1、图 2、图 3 可看出，水胶比相同时，随着再生粗骨料取代率的逐渐增加，再生混凝土的立方体抗压强度、轴心抗压强度和抗折强度均小幅度的出现了先增长后降低的趋势，并且当取代率为 20% 时达到最高值。其原因一方面可能是此时粗骨料的级配达到了最优值，再生混凝土的密实度最大，进而强度最高；另一方面，可能由于再生骨料表面粗糙，棱角多，导致了比较强的界面粘合能力，而且再生骨料吸水率大、吸水速度快，吸收了新拌水泥砂浆中多余的水分，不仅降低了粗骨料表面水胶比，同时使混凝土拌合物的水胶比降低，而取代率大于 30% 后混合骨料吸收水分过多、级配开始变差、密度降低也较大，水泥水化不够充分，从而导致强度降低。综上考虑工作性能和力学性能，掺入 20% 再生粗骨料后再生混凝土的整体工作性较优。