再生混凝土骨料含水状态与新拌混凝土的性能
水泥 水中和 邱晨 赵正齐 潘智生 万惠文 2014-07-09
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摘要：研究了再生混凝土骨料在不同的含水(自然干燥、饱和面干、完全干燥)状态下，制得的新混凝土的流动性、抗压强度、劈裂张拉强度和干缩性能。试验结果表明，新拌混凝土的初始坍落度随着再生骨料含水量的增大而减小，坍落度损失也随着再生骨料含水量的增大而减小。用100%再生骨料制备的混凝土早期强度较低，但经过28d之后，各种混凝土的抗压强度趋于接近。但是，由饱和面干状态和干燥状态的再生骨料制备的混凝土的劈裂张拉强度和干缩值明显高于其它混凝土。
关键词：建筑垃圾；再生混凝土骨料；强度；干缩
大规模的城市建设和遍布各地的公路网的翻新产生了大量的旧混凝土，对这些旧混凝土的合理处置是当今世界面临的一个大课题。目前，国内对再生混凝土骨料混凝土的研究也取得了一定的进展。为了再生骨料混凝土结构的耐久性，有必要深入认识再生骨料品质与新混凝土性能之间的关系。本研究考虑了不同含量的再生混凝土骨料在自然状态、饱和面干状态(SSD)和干燥状态下制备的新混凝土的流动性能、抗压强度和劈裂强度、干缩等性能。
1原材料及实验方法
再生混凝土骨料是原香港启德机场的废混凝土经分选破碎而得，分为10mm和20mm2个等级。粗骨料在使用时将10mm和20mm的骨料按1∶2的比例加入。100%干燥的再生骨料系在105℃炉中烘24h而制得；100%再生饱和面干状态骨料系在水中浸泡24h，再用湿毛巾擦干表面而成。水泥为香港当地生产的硅酸盐水泥，相当于ASTM第一类水泥。该水泥的密度为3.16，比表面积为3519cm2/g。
所用河砂的细度模数为2.11。天然骨料采用了香港产花岗岩石，2种花岗岩骨料的公称粒径分别为10mm和20mm。
混凝土的基本配合比为(kg/m3):水泥382，水210，砂石1800，砂率37%，其中水的用量为骨料在饱和面干状态下的加入量。
混凝土混合物的流动性采用坍落度筒法，抗压强度和劈裂强度采用100mm×100mm×100mm试件，混凝土干缩采用比长仪法，试件尺寸为280mm×70mm×70mm。
2 试验结果和讨论
2.1混凝土的工作性
采用坍落度法对6个新拌混凝土的流动性进行了研究，结果如表2所示。
上述结果表明，采用再生混凝土骨料可使混凝土的初始坍落度增加。这是由于为保持相同的自由水量，用多孔的再生混凝土骨料配制混凝土时需要更多的拌合水。干燥的再生骨料，加入的拌合水比较多；当混凝土中含有较多的干燥再生骨料时，其初始坍落度也就大。但是，干燥状态的再生骨料配制的混凝土经过一段时间放置后其坍落度损失很快。因为干燥的再生骨料吸水速度快、吸水量大，坍落度损失也就最快。这一点已经在相关的研究中得到证实。
2.2 抗压和劈裂强度
由不同的骨料配制的混凝土的强度试验结果如表3所示。
结果表明，各种不同的骨料配制的混凝土的强度发展表现出一定的差别。在3d和7d，天然骨料混凝土显示出最高的强度，而含再生骨料的混凝土的强度则随着再生骨料比例的增加而降低。随着水化产物的逐渐形成，界面过渡区逐渐被填充，界面的结合强度也逐渐得到加强，强度也随之增加。在28d，所有6个配比的混凝土的抗压强度已经比较接近。在91d龄期，各混凝土的抗压强度更加接近。
含有各种骨料的混凝土的劈裂强度都随着龄期的增加而增加，但骨料的类型和含水状态对混凝土的劈裂强度有明显的影响。用100%完全干燥和饱和面干的再生骨料配制的混凝土的劈裂强度在各个龄期都低于其它混凝土。经过91d养护后，随着再生混凝土骨料取代天然骨料的比例的提高，劈裂强度相应降低，尤其是当再生骨料处于完全干燥或饱合状态时受到的影响将更大。
2.3干缩性能
干缩是混凝土的一个重要的性能指标，它关系到混凝土的强度、体积稳定性、耐久性等性能。通常，混凝土的干缩与其所处的环境相对湿度、试件尺寸、水灰比以及骨料类型有关。本研究中6种混凝土的干缩曲线见图1。
结果表明，各种混凝土的干缩都随龄期的增长而增加。但在各个龄期，混凝土的干缩率依骨料类型不同而不同。再生骨料含量较低的混凝土的干缩在28d龄期就基本完成，而再生骨料含量较高(50%以上)的混凝土干缩持续的时间比较长，但大部分干缩发生在14d内。在56d以后，干缩速率十分缓慢，干缩的增量十分有限。对上述试验结果分析可知，干缩性能的显著差别是由骨料的差别所引起的，且干缩量随再生骨料的用量而增加。如果使用完全干燥或水饱和的再生骨料，则由这些骨料配制的混凝土的干燥收缩进一步加大。
再生混凝土骨料较低的劈裂强度和较高的干缩值的特性是其多孔结构所决定的。多孔结构将显著影响水分在界面区的传输过程，进而改变界面过渡区水化产物的微观结构。对于吸水能力较大的再生骨料，当其含水过高或过低时，这些骨料的周围可能因为大量失水或因水膜过厚而造成界面区微结构的多孔性，并导致劈裂强度的降低和干缩加剧。在结构逐渐密实以后，混凝土的强度和收缩特性将会得到改善。如果能够改善再生混凝土骨料的吸水特性，那么，再生骨料混凝土的劈裂强度和收缩特性可望得到改善。
3 结论
(1)在自由水相同的条件下，使用再生混凝土骨料可以提高拌合物的初始坍落度，但坍落度损失增加。
(2)含再生混凝土骨料的混凝土的抗压强度随再生骨料取代天然骨料数量的增加而降低。但不同混凝土之间的差别随着龄期的增加而减小。
(3)用完全干燥和水饱和状态的再生骨料配制的混凝土的劈裂张拉强度明显低于其它混凝土。
(4)含再生骨料的混凝土的干缩值高于含天然骨料的混凝土，且随着再生骨料含量的增加而增大。由完全干燥或水饱和的再生骨料配制的混凝土的干缩率将显著提高。
参考文献
1柯国军，张育霖.再生混凝土的实用性研究.混凝土，2002。
2张亚梅，秦鸿根.再生混凝土配合比设计初探.混凝土与水泥制品，2002，1:7~9。
3PoonCS，ShuiZH，LamL.InternationalConferenceon Advancesin BuildingTechnology(ABT)，HK，2002.1407~1414
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