建筑废料再生混凝土力学性能分析

李菊

摘要：随着经济的发展，越来越多的建筑废料出现在人们的视野中。通过将建筑废料破碎、筛分得到一定颗粒级配的粗骨料和细骨料，并分别取代10%、30%、50%、70%、100%，测试其坍落度、抗压强度。试验得出随着细骨料替代量的增加，其抗压强度值逐渐降低，且下降幅度逐渐增加。且随着再生骨料替代率的增加，混凝土的坍落度会显著下降，但28 d强度增长率会逐渐增加。改变水胶比时，水胶比的增加会导致混凝土强度下降，但随着坍落度的增加，其工作性能有较大的提高，且随着龄期的增加，水胶比越大，其28 d强度增长率越大。

关键词：再生混凝土；建筑废料；工作性能；力学性能

中图分类号：TU528文献标志码：A

文章编号：2095-5383（2019）01-0032-04

Mechanical Properties Analysis of Concrete Recycled from Construction Waste

LI Ju

（Construction Engineering，Weifang Engineering Vocational College，Qingzhou 262500，China）

Abstract：With the development of economy， more and more construction waste has appeared In this paper， by crushing and sieving the construction waste， the coarse aggregate and fine aggregate with certain granule gradation were getand the slump and compressive strength of the recycled fine aggregate were tested The result shows that the compressive strength decreases gradually with the increase of the substitution amount of fine aggregates， and the decreasing amplitude increases gradually With the increase of replacement rate of recycled aggregate， the slump of concrete will decrease significantly， but the growth rate of 28 d strength will increase gradually When the waterbinder ratio is changed， the increase of waterbinder ratio will lead to the decrease of concrete strength With the increase of slump， its work performance is improved greatly， and with the increase of the age， the waterbinder ratio is bigger， the growth rate of 28 d strength increases

Keywords： recycled concrete； construction waste； work performance； mechanical properties

随着当今社会建筑行业的快速发展，各类建筑物的拆除和重建越来越频繁，这就导致了建筑垃圾的逐渐堆积，其中大部分废弃物为混凝土废料。这些废弃混凝土不同于其他垃圾，占用较大地方的同时还无法处理，而我国目前每年的建筑垃圾的数量正在以惊人的速度上涨。對混凝土废料进行回收再利用不仅除了时代需要之外，对于保护环境、节约资源和发展生态建筑的战略布局同样具有重要意义。目前，大多数国家已经积极研究建筑垃圾的回收利用问题，并取得了一些成果，同时也制定了相应的技术规程。而国内对于这一领域的研究相对较为落后，虽然已经取得了部分成果，但在实际应用领域仍旧较少，并且在应用过程中均选用混凝土再生粗骨料，而再生细骨料的应用较少。本文研究了再生细骨料的替代量对混凝土强度和工作性能的影响，以期可以得到一个合适的替代率，为后续细骨料取代的实际应用中提供基础的理论指导。

1试验概述

11试验材料

本试验所用水泥为PO425水泥，其物理性能如表1所示。

混凝土废料为混凝土路面返修清理出来的旧有混凝土，其强度值为30～35 MPa。首先对其进行清洗处理，之后通过破碎机破碎、人工筛分进行粒径划分。本文中取用的天然细骨料的细度模数为25，其颗粒级配表如表2所示，之后将得到的不同粒径的再生骨料按照此颗粒级配混合均匀得到实验用再生细骨料。

12配合比设计

本文主要研究内容为细骨料替代量、水胶比、龄期对混凝土强度的影响，细骨料替代量分别为0、20%、40%、60%、80%、100%，水胶比分别为035、045和055，龄期取7 d、28 d、56 d，其中龄期和骨料替代量为正交组合。由于天然骨料和再生骨料的吸水率存在较大差异，所以在测试中需要测试坍落度进行工作性能的评价。其配合比如表3所示。配制混凝土强度等级为C30，砂率为37%。

13成型与养护

混凝土成型方法参照《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》，将称好的粗骨料、细骨料、水泥、水加入混凝土搅拌机，搅拌180 s，拌合均匀后立即取出测试坍落度，测量结束装模，放置在振动台上振动成型，养护条件为标准养护，温度为（20±2） ℃，湿度为RH≥95%。

14试验方法

混凝土力学性能测试均参照GB50081—2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》，抗压强度测试采用100 mm×100 mm×100 mm的试块。混凝土工作性能测试参照C143/C143M-15a《Standard Test Method for Slump of HydraulicCement Concrete》。

2试验结果分析

在混凝土拌合过程中，首先需要保证材料的干燥性，其次在测试坍落度过程中避免其他水流入拌合物中影响拌合物性能。混凝土抗压强度测试过程中，混凝土在标准养护室养护至指定龄期，之后在测试前半个小时提前取出晾干，之后测试每组3个试块，取平均值作为其抗压强度，抗压强度均按照标准以095的系数折算为标准强度。测试结果如表4所示。

21细骨料替代量对混凝土性能的影响

细骨料的替代量分别测试了坍落度和抗压强度两项内容，将测试结果绘制曲线图，分别如图1和图2所示。

211细骨料取代对混凝土抗压强度的影响

由图1可知，水胶比为045时，随着细骨料替代量的增加，混凝土的抗压强度均有降低，且随着替代量的增加，强度下降的幅度逐渐增加，且当细骨料完全取代时，28 d的强度值只有细骨料完全为天然骨料的794%，可见细骨料对混凝土的强度有较大影响。但是，由表3可知，随着替代量的增加，混凝土强度从7 d到28 d的增长率是逐渐增加的，因此细骨料对混凝土早期强度有较大影响。

这些现象是由于再生骨料的性质决定的。首先，再生骨料成分复杂，包含有原有石子和沙子的破碎物，且再生骨料中还包含较多的黏土、灰土等成分，这一性质会导致重新水化的新混凝土结构中形成薄弱环节，导致整个结构的缺陷；同时，再生细骨料中不可避免会出现粉尘等物质，导致其吸水性明显增加，所以在水化过程中需要更多的水分，从而影响混凝土的全部水化，同时还会在水泥和骨料的界面区形成大量未反应的產物，尤其是水化初期更加明显，这也是28 d强度增长率逐渐增加的重要原因。除此之外，旧有混凝土的强度本身即为中低强度等级，再重新的破碎，筛分过程中会出现微裂缝，这些微裂缝会限制强度的提高。

212细骨料取代对混凝土工作性能的影响

由图2可知，水胶比为045时，随着细骨料替代量的增加，混凝土的坍落度逐渐降低，且降低的幅度逐渐增加。当细骨料完全取代时，坍落度下降20%，可见，细骨料对混凝土工作性能也有较大的影响。

其原因是由骨料性质和新水化反应不完整共同引起的。骨料中含有的粒径较小的灰尘会吸附大量的水，且骨料中的孔隙和微裂缝会储存部分水分，这些因素会导致实际参与水化反应的水减少，从而导致坍落度的下降，并且随着替代量的增加，这一现象会更加明显。

22水胶比对混凝土性能的影响

水胶比变化时，其细骨料的替代量保持不变，其中测试了抗压强度和坍落度两项内容，测试结果如表3所示，测试曲线如图3和图4所示。图3水胶比变化对混凝土抗压强度的影响

221水胶比变化对混凝土抗压强度的影响

由图1可知，水胶比为035时，各龄期的强度值均为最大。且水胶比为055时，28 d强度约为水胶比为035时的75%。且随着水胶比的增加，28 d强度增长率逐渐增加。水胶比为055时，28 d强度增长率较水胶比035时增加了25%。其原因是因为再生细骨料内部的孔隙和微裂缝可以储存部分水，在初期水化反应过程中，这部分水不参与水化反应，当后期内部微裂缝和孔隙中的水逐渐向外流出，为后续水化反应的进行提供水，且随水胶比的增加，内部存储的水越多。但是其储存水的能力是有限的，随着水分的增加，水化产物也在发生改变，胶凝体硅酸三钙的生成量减少，骨料界面处会出现薄弱环节，这是强度下降的主要原因。

222水胶比变化对混凝土工作性能的影响

随着水胶比的增加，其工作性能逐渐增加，但增加的幅度在降低。这主要是因为细骨料相对较为容易就能达到饱和状态，在水化反应初期，只有少部分水可以参与水化反应，其他水就成了影响工作性能的因素，因此，水胶比增加时，坍落度会逐渐增加。

3结论和展望

本文主要研究了再生细骨料对混凝土力学性能和工作性能的影响，结论如下：

1）随着细骨料替代量的增加，由于再生骨料内部孔隙和微裂缝等原因，其抗压强度值逐渐降低，且下降幅度逐渐增加。且随着再生骨料替代率的增加，混凝土的坍落度会显著下降。

2）随着龄期的增长，其强度增加的趋势几乎一致，但是随着再生细骨料替代量的增加，其28 d强度增长率会逐渐增加。

3）水胶比的增加会导致混凝土强度下降，但随着坍落度的增加，其工作性能有较大的提高，且随着龄期的增加，水胶比越大，其28 d强度增长率越大。

在未来中，混凝土废料的重复利用一定是践行绿色环保措的重要措施，本文研究了再生细骨料的影响，但未从微观形态对水化产物和界面进行分析，除此之外，随着混凝土外加剂的逐渐增加，应用适当的混凝土外加剂去改善再生细骨料对混凝土强度的影响也是需要进行探索的。总之，混凝土废料的重复利用仍旧还有很长的路要走。参考文献：

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