聚合物再生粗集料水泥混凝土抗弯拉性能研究

杜 铭

（重庆两江交通规划勘察设计研究有限公司，重庆 401147）

道路的改建、房屋的拆迁等都会产生大量的废旧混凝土，如果将废旧水泥混凝土再利用形成再生混凝土，不仅可以节约成本，还可以变废为宝，更重要的是可以减少环境污染，降低了处理废弃混凝土所耗用的人力财力。废旧水泥混凝土在破碎、再加工过程中会产生许多微裂纹，由于硬化的水泥砂浆附着在骨料表面，导致再生粗骨料的强度较低，孔隙率高，吸水率高。目前的物理强化法虽然可以使其性能提高，但由于研磨和加热过程需要专用的设备，成本较高，相应操作也相对比较复杂。使用聚合物乳液浸泡再生粗骨料，填充再生水泥混凝土粗骨料的微裂纹，或者在骨料内部的气孔表面形成憎水性薄膜，从而降低骨料孔隙率及吸水率，强化再生集料，方法简单，操作方便，对再生混凝土的利用有着重要意义。

1 聚合物乳液方案

前期试验表明，浓度30%的KH570 硅烷和30%的硅酸钠形成的混合乳液对于再生集料的强化效果较好，再生集料的压碎值和吸水率均有显著降低。于是优选这两种聚合物乳液作为废旧水泥混凝土再生粗集料的处理液，来分析其对再生粗集料水泥混凝土的抗弯拉强度值的影响。

2 聚合物再生粗集料水泥混凝土抗弯拉性能

2.1 聚合物再生粗集料水泥混凝土配合比

旧混凝土选用强度为C40 的水泥混凝土，经破碎筛分为粒径4.75～19.00mm 大小的粒料。水泥采用强度等级为42.50MPa 的普通硅酸盐水泥。为了研究浓度30%的聚二甲基硅氧烷乳液（用符号P 代替）和浓度30%的硅酸钠混合浓度30%的KH570 硅烷乳液（用符号SK 代替）处理过的再生骨料形成的水泥混凝土的抗弯拉强度值，本次试验配制了再生粗集料取代率为40%的再生水泥混凝土组别（R、P、SK），每组分别设0.45、0.47、0.49 及0.51 四个水灰比。并与未经处理的再生水泥混凝土（用符号R 代替）进行对比分析。再生粗集料混凝土配合比见表1。

2.2 再生粗集料水泥混凝土抗弯拉强度值

按照表1 的配合比配制试件，达到相应龄期时测定试件的抗弯拉强度值，结果见表2（试验结果取平均值）。

表1 再生水泥混凝土配合比

由表2 的试验结果可知，在四个不同水灰比情况下，随着龄期的增加，由30%浓度的聚二甲基硅氧烷乳液强化过的再生粗骨料形成的水泥混凝土，其抗弯拉强度值均高于未经处理的再生粗集料形成的水泥混凝土，特别是在28 天时，各水灰比的抗弯拉强度值均增加明显。然而，用30%浓度的KH-570 硅烷和30%浓度的硅酸钠形成的混合乳液强化处理过的再生粗骨料形成的水泥混凝土，其抗弯拉强度值却低于未经处理的再生粗集料形成的再生水泥混凝土。

表2 再生水泥混凝土抗弯拉强度值

由图1 可知，在龄期为28 天时，由于硅酸钠和KH570 硅烷混合乳液的作用，降低了再生粗骨料表面的粗糙度，也降低了再生水泥混凝土粗骨料与水泥浆之间界面过渡区的强度，从而使得水泥浆与石料之间的咬合力下降，故其抗弯拉强度值均比未经乳液处理的再生混凝土低。当水泥混凝土试件受到弯拉荷载作用时，便容易发生断裂。经过聚二甲基硅氧烷乳液处理过的再生粗骨料形成的水泥混凝土，由于凝固的聚合物乳液与水泥水化产物相互作用，生成物填充了再生粗骨料在加工过程中形成的内部细微裂纹，以及整个再生混凝土的内部结构；且其生成物在一定程度上也起到了粘合再生粗骨料与细骨料的作用。因此，抗弯拉强度值大于未经乳液处理的再生混凝土。

图1 28 天抗弯拉强度（单位：MPa）

由图2 可以看出，水灰比取值为0.47 时，经两种聚合物乳液处理后的再生粗集料形成的水泥混凝土，在龄期为7 天时，抗弯拉强度值与未经处理的再生混凝土相差不大，应该是由于初期水泥水化反应并不充分，粗、细骨料之间的结合力比较弱，该阶段聚合物乳液发挥的作用较小。当到了龄期为28 天时，30%的聚二甲基硅氧烷乳液组和浓度30%的硅酸钠混合浓度30%的KH570 硅烷乳液组虽然有差异，但两组别相应的再生水泥混凝土的抗弯拉强度值均大于5.50MPa。硅酸钠与KH570 硅烷混合乳液组的抗弯拉强度值最低，为5.7MPa；聚二甲基硅氧烷乳液组的抗弯拉强度值相对较高，为5.90MPa。当龄期达到60 天时，抗弯拉强度值体现出的规律不变。实验说明：聚二甲基硅氧烷乳液可以提高再生混凝土的抗弯拉强度值，而KH570 硅烷和硅酸钠的混合乳液反而降低了再生混凝土的抗弯拉强度值。

图2 水灰比0.47 时聚合物乳液对再生混凝土抗弯拉性能的影响

3 结束语

对比分析用两种聚合物乳液处理过的旧混凝土粗集料形成的再生水泥混凝土抗弯拉强度试验结果，得出如下结论：

（1）用浓度30%的聚二甲基硅氧烷乳液处理过的再生粗集料形成的混凝土，与未经处理的再生混凝土相比，在早期，其抗弯拉强度值变化不明显；在中后期，相比于未经处理的再生水泥混凝土，浓度30%的聚二甲基硅氧烷乳液处理过的再生水泥混凝土抗弯拉强度值均有明显的提升。

（2）30%浓度的硅酸钠+30%浓度的KH570 硅烷混合乳液处理的再生粗骨料水泥混凝土，和未经处理的再生混凝土相比较，在早期，抗弯拉强度值没有变化；在中期和后期，抗弯拉强度值反而低于不经处理的再生混凝土。

（3）在四个不同水灰比情况下，用聚二甲基硅氧烷乳液处理过的再生混凝土，抗弯拉强度值均比未经处理的再生混凝土高；而KH570 硅烷和浓度30%的硅酸钠混合形成的乳液处理的再生混凝土抗弯拉强度均低于未经处理的再生混凝土。聚二甲基硅氧烷乳液对于提高再生水泥混凝土的抗弯拉强度值是有利的，而硅酸钠和KH570硅烷混合形成的乳液反而会降低再生混凝土的抗弯拉强度值。