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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废弃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,简称再生混凝土。因为它是对废旧混凝土进行加工利用,使其满足建筑所需性能,成为新的建材产品,所以称其为再生骨料混凝土。混凝土结构服役到达一定使用年限或者由于改造而进行拆除,会产生大量的废弃混凝土,给生态环境造成巨大压力。建筑业是我国的支柱产业之一,近年来得到突飞猛进的发展,建筑更新速度越来越快,但是随之产生的建筑废弃物也越来越多,因此,开展对建筑废弃物的回收再生利用研究工作,尤其是以建筑废料生产再生骨料制备再生混凝土的新技术,具有巨大的社会效益,环境效益和经济效益,其发展前景非常可观。

  近年来国内外再生混凝土技术的研究与开发得到很大发展。总的来说,自从20世纪70年代末开始,德国、日本、荷兰和美国等发达国家在再生混凝土开发应用方面的发展速度很快,取得一系列的成果并积极推广应用于实际工程中。目前国内再生集料的应用还处于试验、谨慎使用的初步阶段,缺乏较系统的应用基础研究,技术上也缺少较完善的再生集料和再生混凝土技术规程、技术标准。同时,国内外的研究成果表明,再生混凝土同普通混凝土在原材料、配合比以及施工工艺等方面存在很大的差别,现行的普通混凝土标准、规范等不适合再生混凝土。近年来,国内的一些专家学者在废弃混凝土利用方面进行了一些基础性的研究,并取得了一定的研究成果。

  1 再生混凝土的基本力学性能

  再生骨料的力学性能与天然骨料相比有很大的差别,因此,再生骨料混凝土的物理力学性能与普通混凝土的力学性能也有差别。国内外关于再生混凝土基本力学性能的试验研究做得比较多,得出来的结论大部分一致:各龄期的再生混凝土强度低于同配合比的普通混凝土。再生骨料的取代率对再生混凝土的抗压强度影响很大,再生混凝土的抗压强度随再生骨料的取代率的增加而降低,马彦飞和徐晓勇[1]的试验发现当再生骨料的取代率从25%增加到100%时,再生混凝土的28d抗压强度较同配合比的普通混凝土降低15%30%。水灰比对再生混凝土的强度影响很明显,随着水灰比的增加,再生混凝土的抗压强度降低。适量掺量的粉煤灰掺量可提高再生混凝土的抗压强度,王武祥[2]等研究表明粉煤灰在一定范围内可以提高再生混凝土的抗压强度,不同组成不同配合比再生混凝土存在各自适宜的粉煤灰掺量。再生混凝土的抗拉强度较同配合比的普通混凝土低,肖建庄和阳兰[3]的再生混凝土单轴受拉性能试验发现,再生混凝土的弹性模量较普通混凝土低,弹性模量低的主要原因是再生骨料的弹性模量低,而且再生混凝土的抗拉强度明显低于普通混凝土。mandalgupta[4]的试验结果表明,再生混凝土各龄期的抗折强度均低于普通混凝土,平均低12%

  2 再生混凝土的耐久性

  21 抗冻性

  再生混凝土的抗冻性能低于甚至明显低于普通混凝土,再生粗集料是再生混凝土抗冻性能的薄弱环节,其主要原因是再生集料很容易吸水饱和.因而再生粗集料容易先于新水泥基体发生冻融破坏,成为再生混凝土抗冻性能的薄弱环节。再生混凝土受冻前的养护条件和养护龄期对抗冻性影响很大,再生混凝土在受冻前需要养护较长时间才能使后期强度不受影,由于再生混凝土需要养护较长时间,因此再生混凝土不适宜在冬季施工。降低水灰比(掺加减水剂)以减少混凝土内部的孔径可有效地提高再生混凝土的抗冻性能,掺加引气剂改善再生混凝土的性能有明显的效果。掺加掺合料以细化混凝土内部的孔结构,减少再生粗集料最大粒径及再生集料的强化,均能提高再生混凝土的抗冻性能。

  2.2 抗渗性

  再生集料在破碎过程中产生过程中产生的裂缝及其表面老水泥砂浆的孔隙大大增加了再生混凝土的孔隙率,从而增大其渗透能力,所以不同取代率的再生混凝土的抗渗性能均低于同配比的普通混凝土。混凝土的抗渗透性能与其孔隙率或密实度直接相关,因而提高混凝土密实度的方法均可以起到改善其抗渗性的效果。张李黎等[5]通过试验研究发现再生混凝土的抗渗性能随着水灰比的增大而降低,随强度的增大而增大。掺加适量的矿物掺合料(如粉煤灰,矿渣,硅粉等)及外加剂(减水剂,引气剂等)对再生集料进行改性处理均可以提高再生混凝土的抗渗性能。肖开涛 [6]对掺与未掺粉煤灰的再生混凝土试块进行扫描电镜分析,发现未掺粉煤灰的再生混凝土的界面上明显的又裂缝,而加粉煤灰的再生混凝土,其界面较为密实。这也是抗渗性能提高的主要原因。同样,再生混凝土的抗氯离子性能较普通混凝土差。胡波,柳炳康利用rcm法对再生混凝土的抗氯离子渗透性进行了研究,分析了再生骨料、砂率以及水灰比对再生混凝土氯离子渗透性的影响,发现再生混凝土的抗氯离子渗透能力比普通混凝土要差,并且随着水灰比的减小而增强。

  2.3 抗碳化性

  再生混凝土的抗碳化性能跟抗渗性有相关性,特别是抗气渗性,由于再生骨料较天然骨料孔隙率大,因此随着再生骨料的取代率的增加,再生混凝土的抗渗性能降低,再生混凝土的碳化深度增大,主要原因是再生骨料的表面较为粗糙,孔隙较多,密度较天然骨料低,随着再生骨料取代率的增加,再生混凝土的密实度降低,抗气渗性下降,co2扩散速度加快,碳化深度也就越大。同理,再生混凝土的抗碳化性随水灰比增大而增加。孙浩[7]研究发现掺加矿渣粉,钢渣粉可以减少碳化深度,但掺量不宜过大(矿渣粉掺量不大于30%,钢渣粉的掺量不大于10%)。

  2.4 徐变

  徐变是指混凝土在正常荷载作用下,其变形随时间不断增加的现象。徐变随灰浆率的增加而增大,再生骨料中含有大量旧的水泥砂浆,使得再生混凝土中总的砂浆含量大于同配合比的普通混凝土,所以再生混凝土的徐变较普通混凝土的徐变大.再生混凝土的徐变的基本趋势同普通混凝土时一致的,即随水泥用量,水灰比增加而增大。掺加粉煤灰,膨胀剂可以减少再生混凝土的徐变。

  2.5 耐磨性

  耐磨性能是衡量混凝土路面性能的一个重要指标,主要取决于面层混凝土的强度及硬度,要在道路工程中推广再生混凝土就必须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强度,骨料力学性能的影响,因此提高再生混凝土强度的方法及对再生骨料进行改性出来均能提高再生混凝土的耐磨性能。

  3 再生混凝土的和易性

  和易性直接影响到混凝土搅拌、运输、浇注、捣实等施工作业,关系到能否获得质量均匀和密实的混凝土。再生骨料比天然骨料吸水率大、孔隙多、表面较为粗糙,而且再生骨料含有大量的旧的水泥砂浆导致再生混凝土中砂浆含量多,从而导致再生混凝土的流动性较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。马静[8]等通过对不同取代率再生骨料混凝土的和易性的研究中发现随着再生骨料取代率增大,新拌混凝土的流动性变得越来越差,而此时的混凝土的黏聚性变得越来越好;适量的减水剂可以增强混凝土的流动性。

  4 再生混凝土的发展趋势

  混凝土作为目前世界上用量最大的人造建筑材料,消耗大量的资源和能源,而且未经处理的废弃混凝土还会对环境造成污染、影响市容。随着资源、能源、环境问题的日益严峻,对废弃混凝土进行有效、合理的利用是环境保护和可持续发展的迫切需要,这样会加速人们对再生混凝土的研究开发利用。经过合理的设计、施工,再生混凝土也可以大量应用在承重构件以及各种构筑物中,随着对再生混凝土性能的进一步试验研究,其各项性能必将得到大幅改善,再生粗骨料也将应用于商品混凝土,这都为再生混凝土的推广提供了广阔的前景。充分利用矿渣,粉煤灰等工业废料及各种外加剂开发高性能再生混凝土,是再生混凝土的发展趋势。

  

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