建筑垃圾再生混凝土力学特性研究

建筑垃圾再生混凝土力学特性研究

梁秉钧赵炎宋龙威

中国建筑土木建设有限公司北京市100070

摘要：试验以不同强度等级、不同再生粗骨料（从工业矿渣和建筑垃圾中提取粗骨料代替天然粗骨料）取代率为变量，研究了工业矿渣或者建筑垃圾再生混凝土强度及弹性模量的影响，并与普通混凝土试件进行对比。试验结果表明，C20、C30再生混凝土在取代率≤50%时随着再生粗骨料取代率的增加强度降低并不明显，再生粗骨料取代率在50%时强度达到最大；当再生粗骨料取代率为100%时，再生粗骨料自身的缺陷带来的负面效应大于实际水灰比降低带来的正面效应，使得强度反而下降；独立砂浆块再生粗骨料对再生混凝土抗压强度、劈裂抗拉强度及弹性模量的降低影响要比附着砂浆粗骨料大。

关键词：工业矿渣与建筑垃圾再生粗骨料；再生混凝土；力学性能；劈裂抗拉强度；弹性模量

1、前言

随着我国经济建设步伐与速度不断加快，环境保护的问题也越发突出，仅每年基础设施建设所使用的天然粗骨料就高达几十亿吨。在这种背景下节能、环保、绿色的建筑材料显得尤为重要。为了响应青山绿水号召，我们在努力尝试开发先的绿色混凝土，而通过建筑垃圾破碎提取的粗骨料代替天然骨料的混凝土，无疑可以满足绿色环保的要求，同时未来发展的前景也很广泛。目前再生混凝土的研究集中在力学性能方面，主要侧重于抗压、抗拉和弹性模量。再生混凝土的强度主要根据粗骨料的来源不同，所体现的强度也有较大差异，目前我们选用从工业矿渣和建筑垃圾中提取的粗骨料为主，本文以建筑垃圾破碎后再生粗骨料为例进行研究。试验主要通过从工业矿渣、建筑垃圾中提取再生骨料原理，通过控制再生骨料的形态、性质配制再生混凝土，然后与普通混凝土进行力学性能比性试验研究，探讨通过工业矿渣与建筑垃圾再生的粗骨料对再生混凝土性能的影响。从建筑垃圾中破碎所得的粗骨料因其原生混凝土的性能、强度等级方面的差异，都会导致再生混凝土在力学性能方面的试验结果离散性较大，通过对比再生混凝土与原始混凝土的对比数据，得出试验结论。

2、试验

2.1原材料与配合比

试验选用的粗骨料来源于建筑垃圾废弃的混凝土破碎块，再生骨料在制备过程中先将废弃的建筑垃圾中混凝土块进行一级、二建破碎，再经过筛分组配而得，首先通过钻芯取样确定原生态混凝土强度等级为25.3MPa，然后进行二次破碎比选。粗骨料经过筛分比选组配后得到5-25mm粒径的再生粗骨料（原生粗骨料表面附着水泥砂浆），及5-25mm的独立砂浆块粗骨料。同时为了配合试验，体现与普通混凝土之间存在的差异，再备至一组天然粗骨料，粒径同样选用5-25mm。

图1再生骨料及天然骨料对比图

2.1.2混凝土配合比设计

试验配合比设计C20、C30强度等级混凝土，其组配方式有三种，第一种选用附着水泥砂浆的再生粗骨料和天然河砂（中砂）简称RN，第二种选用独立水泥砂浆块粗骨料和天然河砂（中砂）简称MN，第三种选用普通天然粗骨料和天然河砂（中砂）简称NN。不同形态粗骨料取代天然粗骨料以质量比例分别为10%、20%、30%、50%、100%。新拌制混凝土塌落度控制在60±2mm，含气量3%±1%，水泥选用普通硅酸盐水泥P.o32.5，密度为3.12g/cm3，比表面积为3482cm3/g，减水剂选用聚羧酸系搞笑减水剂，水为普通自来水。

2.2混凝土力学性能试验方法

在做混凝土立方体抗压强度及劈裂抗拉强度试验及弹性模量试验中，不同粗骨料形态、不同强度等级的再生混凝土及对比用的普通混凝土试块抗压强度、劈裂抗拉强度试验，弹性模量试验均根据《混凝土力学性能试验方法标准》进行。试块龄期分别达到7d、28d、60d是测再生混凝土对比普通混凝土在标养环境下的抗压强度。劈裂抗拉强度试件测试龄期为28d，抗压抗拉所采用的试块均为150mm的立方体试块。弹性模量试验试件龄期为28d，采用150mm*150mm*300mm的棱柱体。

3、结果与讨论

3.1再生粗骨料对混凝土抗压强度性能的影响

图2通过不同骨料拌制再生混凝土取代率对混凝土抗压强度的影响

如图所示，不同形态不同取代率的粗骨料C20、C30混凝土对比普通混凝土抗压强度试验结果为当再生粗骨料取代率≤50%时，随着再生粗骨料取代率的增加，混凝土强度降低并不是很明显。当取代率在50%时，强度最大，基本可以确定再生粗骨料对配置C20、C30中低强度混凝土是有利的，中低强度混凝土水灰比相对较高，再生粗骨料的取代率增大导致实际水灰比降低，在保证再生混凝土密实度的前提下，实际水灰比降低产生的效应大于所带来的缺陷，这种强度的增长效应在粗骨料取代率达到50%时达到峰值，再生混凝土的强度等级不高于普通混凝土的强度等级时，正面效应尤为明显。当取代率为100%时，负面效应要远远大于正面效应。采用独立砂浆粗骨料配制的混凝土随着取代值的增加，正面效应要小于附着砂浆粗骨料配制的混凝土，随着再生混凝土强度等级的增加，这种正面效应会越来越低。从图3可以看出再生混凝土与原始混凝土破坏以后，采用独立砂浆粗骨料配置的再生混凝土

如图所示，28d龄期时再生混凝土与普通混凝土对比，再生混凝土的弹性模量有所降低，在取代率30%以内时，相比普通混凝土，弹性模量降低但并不是很明显，取代率50%时，再生混凝土弹性模量达到最大值。

4、结论

（1）C20、C30再生混凝土，在取代率≤50%时，强度降低并不明显，达到50%时，强度最大，取代率为100%时强度下降。

（2）再生混凝土的劈裂抗拉强度要低于普通混凝土。

（3）当取代率为50%时，独立砂浆粗骨料配制的再生混凝土相对于普通混凝土来说弹性模量降低值最小。

参考文献

［1］贾淑明，赵永花姚旭．再生混凝土技术的发展及应用［J］．中国建材科技，2013，（1）：22-25．

［2］孙跃东，周徳源．我国再生混凝土的研究现状和需要解决的问题［J］．混凝土，2006，（4）：25-28．

［3］刘数华，冷发光．再生混凝土技术［M］．北京：中国建材工业出版社，2007．

［4］李秋义，全洪珠，秦原．再生混凝土性能与技术应用［M］．北京：中国建材工业出版社，2010．

［5］崔正龙，路沙沙，汪振双．不同强度砂浆界面过渡区对再生骨料混凝土性能的影响［J］．硅酸盐通报，2011，30（3）：545-549．

［6］李旭平．再生混凝土基本力学性能研究［J］．建筑材料学报，2007，10（6）：699-704．

［7］张经双，马芹永．不同含水率预拌料混凝土抗压强度试验与微观结构分析［J］．硅酸盐通报，2013，32（11）：2331-2336．

［8］王社良，于洋，张博，等．粉煤灰和硅粉对再生混凝土力学性能影响的试验研究［J］．混凝土，2011，（12）：53-55．

［9］胡琼，宋灿，邹超英．再生混凝土力学性能试验［J］．哈尔滨工业大学学报，2009，41（4）：33-36．