顆粒整形對再生骨料混凝土耐久性的影響

1、顆粒整形對再生骨料混凝土耐久性的影響摘要：簡單破碎再生骨料粘附著大量水泥石，并且在破碎過程中產(chǎn)生大量微裂縫，因此簡單破碎再生骨料混凝土的需水量大，導(dǎo)致混凝土的收縮大、氯離子滲透系數(shù)大、碳化速度快以及抗凍性差。顆粒整形不僅除去了骨料表面粘附的水泥石，而且使得再生骨料變得圓滑，混凝土需水量顯著降低，混凝土的收縮性能、抗氯離子滲透性、抗碳化性能和抗凍性能均顯著改善，拓寬了再生混凝土的應(yīng)用領(lǐng)域。關(guān)鍵詞：再生骨料 再生骨料混凝土 簡單破碎 整形 中圖分類號：TU522.09 文獻標識碼：A 文章編號：建筑物因達到一定的使用年限或因其他原因被拆除時，將會產(chǎn)生大量的廢棄混凝土(abandoned Concr

2、ete)。將廢棄混凝土作為一種資源，經(jīng)清洗、破碎和篩分等加工處理，得到可以再次用于生產(chǎn)混凝土的骨料再生骨料(Recycled Aggregate)。用再生骨料作為部分或全部骨料配制的混凝土稱為再生骨料混凝土，簡稱再生混凝土(RecycledConcrete)。再生混凝土的開發(fā)利用符合可持續(xù)發(fā)展的要求。在過去的十多年中，各國對再生混凝土進行了大量的研究，使再生混凝土的開發(fā)利用取得了長足發(fā)展12。鑒于以前大部分研究都是針對再生混凝土的力學(xué)性能，本文主要對再生骨料混凝土的耐久性能進行試驗研究。1. 試驗材料及方案1.1材料選擇水泥：東岳水泥廠生產(chǎn)的PO42.5普通硅酸鹽水泥。天然砂：符合JGJ52-

3、92要求的細度模數(shù)為2.8的中砂。再生細骨料：包括簡單破碎再生細骨料和顆粒整形再生細骨料34。其中，簡單破碎再生細骨料偏粗，級配接近區(qū)粗砂，細度模數(shù)為3.1；顆粒整形再生細骨料為中砂，級配完全滿足JGJ52-92規(guī)定的區(qū)級配要求細度模數(shù)為2.8。天然碎石：符合JGJ52-92要求的天然碎石，其中，5mm10mm骨料占30，10mm25mm骨料占70。再生粗骨料：包括簡單破碎再生粗骨料和顆粒整形再生粗骨料。制備再生骨料的原混凝土為經(jīng)建筑工程質(zhì)檢站檢驗后的強度等級在C20C50之間的混凝土混合料，混凝土的齡期一般在一年左右。簡單破碎再生骨料是指利用顎式破碎機將廢混凝土試塊破碎成最大粒徑小于31.5

4、mm的再生骨料；顆粒整形再生粗骨料是指針對簡單破碎再生骨料的缺陷利用整形機對其進行處理獲得的高品質(zhì)再生骨料。試驗結(jié)果表明，整形后再生骨料的性能較整形前有明顯的提高56。兩種再生骨料的級配均能滿足JGJ52-92的要求。外加劑：萘系高效減水劑。水：自來水。1.2 試驗方案本試驗采用水泥用量分為400 kg/m3和500 kg/m3的兩組配合比，見表1；混凝土骨料分別采用天然骨料、整形再生骨料和簡單破碎再生骨料，具體材料組合見表2。表1 試驗配合比（kg/m3）編號水泥用量細骨料用量粗骨料用量高效減水劑140069011204250066010705表2 試驗所用混凝土材料組合組合代號*粗骨料種類

5、細骨料種類水泥用量(kg/m3)TT400天然碎石天然砂400RR400顆粒整形再生粗骨料顆粒整形再生細骨料RR400簡單破碎再生粗骨料簡單破碎再生細骨料TT500天然碎石天然砂500RR500顆粒整形再生粗骨料顆粒整形再生細骨料RR500簡單破碎再生粗骨料簡單破碎再生細骨料注*：組合代號前一字母代表粗骨料種類，后一字母代表細骨料種類，T為天然砂石，R為簡單破碎粗、細骨料，R為顆粒整形粗、細骨料。所有混凝土的砂率為38%，并通過改變用水量控制混凝土的坍落度為80-100mm。實際表3 試驗混凝土用水量及坍落度情況組合代號用水量（kg/m3）坍落度（mm）TT400170.4100RR40019

6、0.090RR400211.580TT500172.7100RR500187.985RR500205.385用水量與坍落度見表3。2.試驗結(jié)果及分析2.1收縮實驗結(jié)果分析及討論收縮實驗按照GBJ82-85規(guī)定實驗方法進行，實驗數(shù)據(jù)見表4?？梢钥闯觯偕橇匣炷恋拈L期收縮都大于天然骨料混凝土的長期收縮。這是由于再生骨料中含有大量水泥石使其需水量增大，使再生骨料混凝土中形成較多的毛細孔，造成其長期收縮較大。此外，簡單破碎再生骨料混凝土的早期收縮小于整形再生骨料混凝土的早期收縮，而其后期收縮卻大于整形再生骨料混凝土的后期收縮，例如，配比RR400的3d收縮為22.8×105，大于配比RR

7、400的17.05×105；而RR400的90d收縮為68.5×105 ，卻小于配比RR400的75.54×105。這可能是由于簡單破碎骨料中含有大量微裂縫，其需水量雖然大于整形再生骨料混凝土的需水量，但是早期由于微裂縫中水的存在，其收縮小于整形再生骨料混凝土的早期收縮，但當水分蒸發(fā)后，由于形成了較多的毛細孔，所以其后期收縮又大于整形再生骨料混凝土的后期收縮。表4 再生骨料混凝土收縮試驗結(jié)果（×105）組合代號TT400RR400RR400TT500RR500RR500齡期3d12.7322.2817.0513.1824.122.337d15.9128.

8、6626.622.2627.2730.3114d28.6446.239.3731.7947.8946.6928d38.7949.3852.1441.3355.3254.6745d47.7458.9557.4647.6963.862.6560d54.163.7367.0456.8766.9974.2390d57.2968.575.5463.2370.1987.442.2 氯離子滲透實驗結(jié)果及討論表5 RCM法測定的氯離子擴散系數(shù)（X1012m2/s）組合代號TT400RR400RR400TT500RR500RR500實測結(jié)果7.17914.35424.5366.20113.51521.089從表

9、中可以看出：天然骨料混凝土、顆粒整形再生骨料混凝土和簡單破碎再生骨料混凝土的抗氯離子滲透能力成倍數(shù)下降，例如，TT400的氯離子擴散系數(shù)為7.179 X1012m2/s， RR400的氯離子擴散系數(shù)是14.354 X1012m2/s，接近TT400的2倍，RR400的氯離子擴散系數(shù)是24.536 X1012m2/s，接近TT400的3.42倍。這主要是由于在破碎過程中在骨料中留下了大量的微裂縫以及水泥石，水泥石的存在使需水量增大，加上骨料中的微裂縫，使簡單破碎再生骨料混凝土的孔隙率大增，抗氯離子滲透能力大幅度下降。經(jīng)過整形后，微裂縫大比例減少，需水量也下降很大，從而使混凝土的抗氯離子滲透能力有

10、很大提高，但比天然骨料混凝土的抗氯離子滲透能力還是低。另外，隨著水泥用量的增加，抗氯離子滲透能力增加。2.3抗凍試驗結(jié)果及討論抗凍試驗采用快速凍融法，溫度控制在188。在凍融過程中沒有出現(xiàn)相對動彈模量下降到60及重量損失率達5以上的情況，所以試驗進行到300個循環(huán)結(jié)束。相對動彈性模量的實驗數(shù)據(jù)見表6。簡單破碎再生骨料混凝土的相對動彈模量明顯低于天然骨料混凝土的相對動彈模量，尤其到了后期，簡單破碎再生骨料混凝土的相對動彈模量下降幅度明顯增加。例如，TT400在300次循環(huán)后相對動彈模量是82.5，而RR400是64.2。與簡單再生骨料所不同，顆粒整形再生骨料混凝土的相對動彈模量與天然骨料混凝土的

11、相對動彈模量大體相當。RR400在300次循環(huán)后相對動彈模量是80.1,說明經(jīng)過顆粒整形后，再生骨料混凝土的抗凍性能明顯提高，并接近天然骨料混凝土的抗凍性能。這是因為，顆粒整形去除了再生骨料上大量的水泥石和減少了微裂縫，使得再生混凝土的用水量明顯減少，硬化后的混凝土中的孔隙率大幅降低。另外，再生骨料混凝土的抗凍性能隨水泥摻量的增加而增強，這與天然骨料混凝土的規(guī)律是一致的。表6 次凍融循環(huán)后試件的相對動彈模量(%)組合代號TT400RR400RR400TT500RR500RR500循環(huán)次數(shù)500.9820.9760.9480.9860.9810.962750.9710.9640.9230.985

12、0.9690.9421000.9560.9400.8900.9700.9520.9241250.9400.9270.8580.9610.9340.8751500.9550.9100.8270.9500.9400.8581750.9290.9000.8030.9370.9120.8342000.8970.8530.7870.9040.8820.8012500.8510.8310.6870.8700.8450.7503000.8250.8010.6420.8660.8230.6892.4碳化實驗結(jié)果及討論碳化實驗按照GBJ82-85進行，在碳化箱中調(diào)整CO2的濃度在1723的范圍內(nèi)，濕度在6575

13、范圍內(nèi)，溫度控制在15oc25oc范圍內(nèi)。測量碳化深度數(shù)據(jù)見表7。 表7 碳化深度（mm）組合代號齡期3d7d14d28dTT4004.106.9310.2417.63RR4005.757.9111.1818.76RR4006.488.7813.9625.60TT5003.165.007.0010.06RR5003.114.7910.0512.95RR5004.938.1312.9419.54 由表中可以看出，天然骨料混凝土、顆粒整形再生骨料混凝土以及簡單破碎再生骨料混凝土的碳化深度依次增加，即抗碳化能力依次降低。隨著齡期的增加，簡單破碎再生骨料混凝土的抗碳化能力下降幅度增大，而整形再生骨料混

14、凝土的碳化深度一直與天然骨料混凝土碳化深度相差不大。此外，再生骨料混凝土隨著水泥用量的增加，抗碳化能力增強，與天然骨料混凝土一樣。3.結(jié)論1.簡單破碎再生骨料粘附著大量水泥石，并且在破碎過程中產(chǎn)生大量微裂縫，因此簡單破碎再生骨料混凝土的需水量大；顆粒整形不僅除去了骨料表面粘附的水泥石，而且使得再生骨料變得圓滑，混凝土需水量顯著降低。2.無論是簡單再生骨料，還是顆粒整形再生骨料，所配制混凝土的收縮均大于天然骨料混凝土，但顆粒整形再生骨料混凝土的收縮比簡單破碎再生骨料混凝土的收縮明顯減小。3.簡單破碎再生骨料混凝土28d的氯離子滲透系數(shù)約為天然骨料混凝土的3.5倍，顆粒整形再生骨料混凝土28d的氯離子滲透系數(shù)顯著降低，大約為天然骨料混凝土的2