再生粗骨料特性及其对混凝土性能的影响研究

再生粗骨料特性及其对混凝土性能的影响研究

赵大威,王峰,舒蕊,郭惠彪,马治国,倪锐,阮强

张家口德朴科技有限公司  075000

摘要：建筑用再生粗骨料是以建筑垃圾产生的废弃混凝土为原料生产的。通过研究再生混凝土的最佳配合比，制备出可用于工程的再生混凝土。通过调整再生粗骨料的不同配比制备再生混凝土并进行抗压试验，试验数据分析表明，再生混凝土的初始配合比满足工程应用强度的要求，因此本文对再生粗骨料特性及其对混凝土性能的影响研究进行了分析，具有一定的工程应用价值。

关键词：再生粗骨料；特性；混凝土；性能；影响

基金号：2022年张家口市市级科技计划自筹经费项目，项目编号2221013A

1 前言

随着我国建筑业的快速发展，大量废弃混凝土建筑被拆除，产生了大量的废弃混凝土。废弃混凝土块经破碎分级后，按一定比例混合形成再生粗骨料，部分或全部替代天然粗骨料制备再生混凝土。再生混凝土技术可以实现废弃混凝土的有效回收，对保护环境、节约资源和发展生态建筑具有重要意义，被普遍认为是发展绿色生态混凝土的主要措施之一。研究并推广应用再生粗骨料混凝土必将为我国带来十分重要的经济效益和社会效益。

2 再生粗骨料的定义

再生骨料是指将建筑物拆除、路面翻修、混凝土生产、工程施工或其他状况下产生的废混凝土块，经过破碎、清洗和分级等一系列加工后，按一定的比例相互配合，所得到的粒径在40mm以下的骨料。其中尺寸大于5mm的颗粒为再生粗骨料，再生粗骨料一般棱角较多，且表而较粗糙。一般表面包裹有部分砂浆的石子，少部分为与砂浆完全脱离的石子，还有很少一部分颗粒为砂浆。再生粗骨料表面是否包裹着砂浆和包裹砂浆的多少等情况与原始混凝土的强度等级及集料种类有关。

3 再生粗骨料的基本性能分析

3.1再生粗骨料的表面特性分析

再生粗骨料表面比较粗糙，并且表面有较多的孔隙和棱角，表面的粗糙程度介于碎石和卵石之间，通过肉眼能够看出再生骨料表面附着的水泥砂浆。这种外形的再生粗骨料会降低拌合物的工作性。

3.2再生粗骨料的吸水率分析

再生粗骨料和天然粗骨料的吸水性会随着时间的变化而变化。再生粗骨料的吸水率可以达到天然粗骨料的6倍左右，并且再生粗骨料的吸水速率也快于天然粗骨料。再生粗骨料十分钟的吸水率能够达到24小时吸水率的70%，而天热粗骨料只达到60%。造成这一现象的主要原因在于再生粗骨料的表面有较多的水泥砂浆，并且表面的孑L隙较多，对拌合水用量使用较多。因此，人们将再生粗骨料的吸水率作为区别其与天然粗骨料的主要特性。

3.3再生粗骨料的物理性能分析

就再生粗骨料和天然骨料的物理性能分析，再生粗骨料的表现密度相对较低，在天然骨料的10%以下。再生粗骨料密度低的主要原因在于其表面的水泥砂浆含量较高。由于这一特征，导致再生混凝土的密度和弹性模量逐渐下降。不仅如此，再生粗骨料的含泥量大于天然粗骨料，由于粗骨料的含泥量较高，对混凝土的性能容易产生影响，使混凝土强度降低，收缩增大，所以，在拌制混凝土之前，需要采取有效的措施降低粗骨料的含泥量。

4 再生粗骨料对混凝土性能的影响分析

4.1对混凝土抗压强度的影响分析

采用再生粗骨料取代天然骨料，一定程度上会增强混凝土的抗压强度，但是随着再生粗骨料掺量的提升，混凝土的抗压强度就会呈现出下降的趋势，但是下降的幅度相对较小。当混凝土拌制中掺入的再生粗骨料量为20%时，混凝土的抗压强度就会达到最大值。混凝土强度增强的主要原因在于再生粗骨料的粘接性较强。与同质地均匀的石灰石比较，再生粗骨料由于其表面粗糙程度较大，同水泥砂浆之间会形成较大的物理粘接强度，外加再生粗骨料的吸水陛较强，会使得混凝土的水灰比降低，最终提升再生混凝土的强度。

4.2对混凝土气渗性能的影响分析

混凝土当中渗入有害气体后，气体会与混凝土的一些组成成分发生反应，容易对混凝土本身造成破坏。因此，要想保持混凝土的耐久性，首先应该增强混凝土的抗渗性。在混凝土当中掺入再生粗骨料，会对混凝土的气渗性造成影响。通过相关试验表明，随着混凝土中再生粗骨料掺量的增加，就会使混凝土的气渗系统逐渐增大，还会降低混凝土本身的抗气渗性能。由于再生粗骨料的表面粗糙，并且表面具有较多的棱角，外加较多的水泥砂浆，同时，废旧混凝土在解体过程中损伤严重，内部存在较大的裂纹，这些都是影响混凝土气渗性的关键因素，导致骨料和浆体界面结构更为复杂，这一界面也是混凝土的主要界面，给侵蚀离子的渗入提供了渠道，最终降低了混凝土材料的气渗性能。通过二次水化的方式能够降低再生混凝土中硬化浆体的孔隙率，对混凝土的气体渗透陛也会有所改善。

4.3对混凝土收缩性能的影响

对再生粗骨料制作的混凝土进行收缩试验，在试验试件成型一天后拆模，然后在标准养护室进行混凝土的养护，既定的时间之后将其移人恒温恒湿的室内，采用混凝土收缩仪测量混凝土龄期的相关数值，计算混凝土的收缩率。通过相关数据的计算发现，在一个月内，混凝土的收缩率出现了较大的变化，一个月后变化逐渐趋于平缓。与未掺再生粗骨料的混凝土试件收缩率比较，掺再生粗骨料的混凝土试件收缩率增长速度较快，一个月之后两者收缩率的增长速度相当。由此说明，再生混凝土的收缩变形在一个月内最快，但是混凝土本身不能通过徐变消除收缩应力，最终使应力不断积累，对混凝土的外形平整性造成了影响，导致混凝土出现裂缝。所以，对于掺和再生粗骨料的混凝土更应该加强养护。

5 再生粗骨料在混凝土中实际应用可行性分析

再生粗骨料掺入至混凝土中,可改善混凝土内的孔隙结构。由于再生骨料自重相对较小,掺入至混凝土中可减小混凝土的自重,应用至建筑结构中利于结构抗震。

由于再生粗骨料来源不同必然会产生较大的离散性。混凝土本身就属于离散性较大的混合物,加之再生粗骨料性能离散性也大,最终配制出的再生混凝土离散性也较大。而随着现代建筑结构对高强度混凝土的要求以及业主对经济性能的要求不断提高,这种性能不稳定的混凝土材料并不能得到业主的青睐。只是在一些公益性的政府小型项目中、低层框架结构、砖混结构中可应用再生混凝土,在这些建筑结构中使用再生混凝土既可达到环保要求、又可产生废弃物再利用的社会效益,由于再生粗骨料的掺入量较小,因此原材料成本增加的也较少,在此方面实用性较强。

在对老旧道路进行拆除重新浇筑混凝土时,可将废弃混凝土现场进行破碎筛分,在商品混凝土搅拌站清洗后直接掺入再生粗骨料进行搅拌,可直接应用至对性能要求较低的原道路施工中,实用性也较高,目前再生混凝土也主要应用于道路工程中。

6 结语

国家大力支持环境保护，如何提高再生混凝土的力学性能及耐久性，解决了这关键问题推广和应用再生骨料对资源循环有非常重要的意义。国内外研究学者通过骨料预处理，添加橡胶粉末，不同品种纤维，超细矿粉或者复掺掺合料等方法可显著提高再生混凝土的力学性能，但仍然不能与天然混凝土强度相当。因而如何将再生骨料混凝土应用到实际工程也是今后推广的方向。

参考文献

[1]梁超锋，杜孝敏，裘锦瑜，等. 再生混凝土骨料强化方法研究进展[J].混凝土与水泥制品，2020（12）：87-91.

[2]耿文喜，张波，刘国波.卵石与碎石对混凝土性能的影响研究[J].居业，2019，134（3）：7-8.

[3]苏有文，李娇，李雪莹，等.粗骨料取代率对废陶瓷混凝土力学性能的影响[J].混凝土与水泥制品，2019，275（3）：101-104.

[4]袁继峰，火 亮，肖德鑫，等. 矿物掺合料改性再生混凝土性能试验研究[J].市政技术，2020，38（5） ： 272-276.