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再生粗骨料混凝土的基本性能初探
2018-12-24 09:30  

再生粗骨料混凝土是指利用廢棄混凝土破碎加工而成的再生骨料,部分或全部的代替天然骨料配制而成的新混凝土,簡稱再生混凝土。因為它是對廢舊混凝土進行加工利用,使其滿足建筑所需性能,成為新的建材產品,所以稱其為再生骨料混凝土?;炷两Y構服役到達一定使用年限或者由于改造而進行拆除,會產生大量的廢棄混凝土,給生態環境造成巨大壓力。建筑業是我國的支柱產業之一,近年來得到突飛猛進的發展,建筑更新速度越來越快,但是隨之產生的建筑廢棄物也越來越多,因此,開展對建筑廢棄物的回收再生利用研究工作,尤其是以建筑廢料生產再生骨料制備再生混凝土的新技術,具有巨大的社會效益,環境效益和經濟效益,其發展前景非??捎^。

  近年來國內外再生混凝土技術的研究與開發得到很大發展??偟膩碚f,自從20世紀70年代末開始,德國、日本、荷蘭和美國等發達國家在再生混凝土開發應用方面的發展速度很快,取得一系列的成果并積極推廣應用于實際工程中。目前國內再生集料的應用還處于試驗、謹慎使用的初步階段,缺乏較系統的應用基礎研究,技術上也缺少較完善的再生集料和再生混凝土技術規程、技術標準。同時,國內外的研究成果表明,再生混凝土同普通混凝土在原材料、配合比以及施工工藝等方面存在很大的差別,現行的普通混凝土標準、規范等不適合再生混凝土。近年來,國內的一些專家學者在廢棄混凝土利用方面進行了一些基礎性的研究,并取得了一定的研究成果。

  1 再生混凝土的基本力學性能

  再生骨料的力學性能與天然骨料相比有很大的差別,因此,再生骨料混凝土的物理力學性能與普通混凝土的力學性能也有差別。國內外關于再生混凝土基本力學性能的試驗研究做得比較多,得出來的結論大部分一致:各齡期的再生混凝土強度低于同配合比的普通混凝土。再生骨料的取代率對再生混凝土的抗壓強度影響很大,再生混凝土的抗壓強度隨再生骨料的取代率的增加而降低,馬彥飛和徐曉勇[1]的試驗發現當再生骨料的取代率從25%增加到100%時,再生混凝土的28d抗壓強度較同配合比的普通混凝土降低15%30%。水灰比對再生混凝土的強度影響很明顯,隨著水灰比的增加,再生混凝土的抗壓強度降低。適量摻量的粉煤灰摻量可提高再生混凝土的抗壓強度,王武祥[2]等研究表明粉煤灰在一定范圍內可以提高再生混凝土的抗壓強度,不同組成不同配合比再生混凝土存在各自適宜的粉煤灰摻量。再生混凝土的抗拉強度較同配合比的普通混凝土低,肖建莊和陽蘭[3]的再生混凝土單軸受拉性能試驗發現,再生混凝土的彈性模量較普通混凝土低,彈性模量低的主要原因是再生骨料的彈性模量低,而且再生混凝土的抗拉強度明顯低于普通混凝土。mandalgupta[4]的試驗結果表明,再生混凝土各齡期的抗折強度均低于普通混凝土,平均低12%。

  2 再生混凝土的耐久性

  21 抗凍性

  再生混凝土的抗凍性能低于甚至明顯低于普通混凝土,再生粗集料是再生混凝土抗凍性能的薄弱環節,其主要原因是再生集料很容易吸水飽和.因而再生粗集料容易先于新水泥基體發生凍融破壞,成為再生混凝土抗凍性能的薄弱環節。再生混凝土受凍前的養護條件和養護齡期對抗凍性影響很大,再生混凝土在受凍前需要養護較長時間才能使后期強度不受影,由于再生混凝土需要養護較長時間,因此再生混凝土不適宜在冬季施工。降低水灰比(摻加減水劑)以減少混凝土內部的孔徑可有效地提高再生混凝土的抗凍性能,摻加引氣劑改善再生混凝土的性能有明顯的效果。摻加摻合料以細化混凝土內部的孔結構,減少再生粗集料最大粒徑及再生集料的強化,均能提高再生混凝土的抗凍性能。

  2.2 抗滲性

  再生集料在破碎過程中產生過程中產生的裂縫及其表面老水泥砂漿的孔隙大大增加了再生混凝土的孔隙率,從而增大其滲透能力,所以不同取代率的再生混凝土的抗滲性能均低于同配比的普通混凝土?;炷恋目節B透性能與其孔隙率或密實度直接相關,因而提高混凝土密實度的方法均可以起到改善其抗滲性的效果。張李黎等[5]通過試驗研究發現再生混凝土的抗滲性能隨著水灰比的增大而降低,隨強度的增大而增大。摻加適量的礦物摻合料(如粉煤灰,礦渣,硅粉等)及外加劑(減水劑,引氣劑等)對再生集料進行改性處理均可以提高再生混凝土的抗滲性能。肖開濤 [6]對摻與未摻粉煤灰的再生混凝土試塊進行掃描電鏡分析,發現未摻粉煤灰的再生混凝土的界面上明顯的又裂縫,而加粉煤灰的再生混凝土,其界面較為密實。這也是抗滲性能提高的主要原因。同樣,再生混凝土的抗氯離子性能較普通混凝土差。胡波,柳炳康利用rcm法對再生混凝土的抗氯離子滲透性進行了研究,分析了再生骨料、砂率以及水灰比對再生混凝土氯離子滲透性的影響,發現再生混凝土的抗氯離子滲透能力比普通混凝土要差,并且隨著水灰比的減小而增強。

  2.3 抗碳化性

  再生混凝土的抗碳化性能跟抗滲性有相關性,特別是抗氣滲性,由于再生骨料較天然骨料孔隙率大,因此隨著再生骨料的取代率的增加,再生混凝土的抗滲性能降低,再生混凝土的碳化深度增大,主要原因是再生骨料的表面較為粗糙,孔隙較多,密度較天然骨料低,隨著再生骨料取代率的增加,再生混凝土的密實度降低,抗氣滲性下降,co2擴散速度加快,碳化深度也就越大。同理,再生混凝土的抗碳化性隨水灰比增大而增加。孫浩[7]研究發現摻加礦渣粉,鋼渣粉可以減少碳化深度,但摻量不宜過大(礦渣粉摻量不大于30%,鋼渣粉的摻量不大于10%)。

  2.4 徐變

  徐變是指混凝土在正常荷載作用下,其變形隨時間不斷增加的現象。徐變隨灰漿率的增加而增大,再生骨料中含有大量舊的水泥砂漿,使得再生混凝土中總的砂漿含量大于同配合比的普通混凝土,所以再生混凝土的徐變較普通混凝土的徐變大.再生混凝土的徐變的基本趨勢同普通混凝土時一致的,即隨水泥用量,水灰比增加而增大。摻加粉煤灰,膨脹劑可以減少再生混凝土的徐變。

  2.5 耐磨性

  耐磨性能是衡量混凝土路面性能的一個重要指標,主要取決于面層混凝土的強度及硬度,要在道路工程中推廣再生混凝土就必須要研究再生混凝土的耐磨性能。再生混凝土的耐磨性能低于同配合比普通混凝土,混凝土耐磨性能主要受混凝土強度,骨料力學性能的影響,因此提高再生混凝土強度的方法及對再生骨料進行改性出來均能提高再生混凝土的耐磨性能。

  3 再生混凝土的和易性

  和易性直接影響到混凝土攪拌、運輸、澆注、搗實等施工作業,關系到能否獲得質量均勻和密實的混凝土。再生骨料比天然骨料吸水率大、孔隙多、表面較為粗糙,而且再生骨料含有大量的舊的水泥砂漿導致再生混凝土中砂漿含量多,從而導致再生混凝土的流動性較同配合比的普通混凝土差,保水性和黏聚性比同配合比的普通混凝土好。馬靜[8]等通過對不同取代率再生骨料混凝土的和易性的研究中發現隨著再生骨料取代率增大,新拌混凝土的流動性變得越來越差,而此時的混凝土的黏聚性變得越來越好;適量的減水劑可以增強混凝土的流動性。

  4 再生混凝土的發展趨勢

  混凝土作為目前世界上用量最大的人造建筑材料,消耗大量的資源和能源,而且未經處理的廢棄混凝土還會對環境造成污染、影響市容。隨著資源、能源、環境問題的日益嚴峻,對廢棄混凝土進行有效、合理的利用是環境保護和可持續發展的迫切需要,這樣會加速人們對再生混凝土的研究開發利用。經過合理的設計、施工,再生混凝土也可以大量應用在承重構件以及各種構筑物中,隨著對再生混凝土性能的進一步試驗研究,其各項性能必將得到大幅改善,再生粗骨料也將應用于商品混凝土,這都為再生混凝土的推廣提供了廣闊的前景。充分利用礦渣,粉煤灰等工業廢料及各種外加劑開發高性能再生混凝土,是再生混凝土的發展趨勢。

  

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