郝建民

(中国海外集团有限公司，广东深圳 518048)

1 概述

进入21世纪以来，伴随着中国经济跨越式的高速发展和国民生产力的不断提高，建国以后乃至改革开放初期以来所兴建的一部分建筑由于其使用时间较长同时建筑相关功能性也越来越不能满足现今生活、工作需要，不可避免的会面临着拆除、新建的局面。随之而来的，是在对既有老旧建筑物的拆除过程中，必然会产生出来大量的建筑垃圾，而这其中，又以废弃混凝土所占份额最大。一般传统的处理方法多数采用的是堆放或填埋，这种做法不仅占用大量的耕地，而且未能对仍存在使用价值的废弃混凝土循环利用，对于环境保护绿色价值和社会发展经济价值均有着一定的不利影响。因此，如何将这些废弃混凝土重新循环利用，变成可再生的混凝土不仅对国民建筑产业、经济发展有着重大的实际意义，同时也符合环保、集约、可再生的健康发展模式。

而由于再生混凝土骨料获得途径的独特性，在重复利用的过程中自身或多或少的会存在着某些方面的不足与瑕疵，导致再生混凝土力学性能相比于基准混凝土有着一定的差异。因此，如何对再生混凝土的基本性质进行提高，使其与基准混凝土差异越来越小，甚至消失，成为了一个迫在眉睫同时有着巨大前景的研究课题［1］，为了提高再生骨料方面的一些材料性能，基于目前研究成果，采取了对再生粗骨料进行水泥浆浸泡处理的方式，研究此方法对再生粗骨料的改性效果，希望对再生混凝土未来的研究与应用有一定实际意义与学术价值。

2 试验概况

2.1 试验设计

本次试验采用的再生粗骨料来源于沈阳建筑大学结构实验室，该废弃混凝土强度为C30，其立方体抗压强度为38.5 MPa。该再生混凝土人工破碎后经过清洗、分级，选取粒径大小为5 mm～20 mm的再生粗骨料作为试验材料。水泥采用工源牌P.S32.5R矿渣硅酸盐水泥。减水剂为聚羧酸类减水剂。

为了选出较优的水灰比浸泡再生骨料，查阅相关文献资料［2，3］选出三种不同水灰比浸泡骨料，测量浸泡后骨料的压碎指标，从而选出最优的水灰比水泥砂浆。试验结果如表1所示。

表1 不同水灰比浸泡后骨料的压碎值指标δα %

从表1可见:水灰比为0.38的水泥浆浸泡好的骨料压碎指标比水灰比为0.40的水泥浆浸泡好的骨料压碎指标低0.2个百分点;水灰比为0.42的水泥浆浸泡好的骨料压碎指标高于规范［4］中规定的16%。同时从经济效益及施工方面综合考虑选择水灰比为0.40的水泥浆。

2.2 试验方法

考虑到再生骨料需要进行大批量浸泡处理，所以采用混凝土搅拌机对再生骨料浸泡。按照水灰比为0.4的水泥浆，掺入水泥质量为0.2%的减水剂，将再生骨料倒入搅拌机中搅拌，每搅拌3 min～5 min时，静放浸泡3 min～5 min，如此循环2次～3次，浸泡中的骨料如图1所示。当再生骨料与水泥浆充分的粘结之后，将浸泡好的骨料分批量倒出，撒上一层细砂，防止裹有水泥浆的骨料凝结成大体积的水泥石块，等待水泥浆硬化之后将其与砂子筛分，并对其浇水养护，如图2所示。

图1 浸泡中的骨料

图2 浸泡好的骨料

浸泡前再生粗骨料外形介于碎石与卵石之间，表面有很多棱角和微裂缝，表面附着大量水泥浆，并且质地很脆;浸泡后的骨料外形如同卵石，同时水泥浆表面粘有少量细砂，裹有水泥浆的厚度有1 mm左右，厚的地方达到2 mm。

本次测试的主要内容有:3 d，7 d，28 d的压碎值指标;28 d的骨料堆积密度和表观密度;28 d的骨料吸水率;150×150×150立方体试块28 d后的抗压强度。

3 试验结果与分析

3.1 压碎值指标

试验中筛取10.0 mm～20.0 mm标准粒级进行压碎值指标试验。每份取2 kg的试样3份备用，装入压碎指标仪，在试验机上3 min～5 min内均匀加载至200 kN，每组试验做三次，分别测出未浸泡骨料的压碎指标和浸泡后3 d，7 d，28 d压碎值指标。压碎指标按照式(1)进行计算:

其中，δα为压碎值指标，%;m0为试样的质量，g;m1为压碎试验后筛除试样的质量，g。实验结果如表2，表3所示。

通过表1，表2可以看出未浸泡骨料的压碎值指标为17.4%，与浸泡3 d的骨料值相差为0.01，说明浸泡3 d的骨料与水泥浆并未粘结得很好，水泥强度并未有较大的提高，而且与水泥标号、品种等有关，导致凝结硬化较慢，早期强度低;浸泡7 d的压碎值指标明显有所降低;28 d压碎值指标已经满足规定的要求。

表2 未浸泡再生粗骨料的压碎指标δα

表3 浸泡后骨料的压碎值指标δα %

3.2 堆积密度和表观密度

对于再生骨料表观密度普遍认为可以达到天然骨料的85%以上，但由于原生混凝土的强度等级、使用时间与环境、配合比、骨料的粒径与级配等多种不确定因素，使得再生粗骨料的表观密度和堆积密度受到较大影响，离散性较大。因此，与天然粗骨料相比，再生粗骨料的堆积密度与表观密度均有所降低，分析其原因主要是因为其表面水泥砂浆的含量较高［5］。

试验中使用烘箱对浸泡后的粗骨料进行烘干，求其算数平均值作为测定值。表4为所测得的堆积密度和表观密度的数据。

表4 堆积密度与表观密度 kg/m3

从表4中可以看出，浸泡后的骨料其堆积密度有所提高。但是表观密度稍有降低，考虑到浸泡后再生骨料的表观密度降低的原因可能有:一是浸泡过程中水泥浆并未渗入再生骨料表面的孔隙里。二是水泥颗粒的表观密度和水泥块的表观密度有差异，其原因是水泥水化放热导致水泥凝结成块时膨胀，从而有大量孔隙存在。

3.3 吸水率

试验中采用自来水浸泡24 h的未处理的再生粗骨料吸水率为2.20%;水泥浆浸泡后并正常养护28 d的吸水率为1.71%。与其他文献［5］的试验结果相比较，未浸泡处理的骨料吸水率远小于其值。根据日本的再生骨料标准，在混凝土生产中，不推荐使用吸水率超过7%的再生粗骨料。从该吸水率试验的结果来看，浸泡后的再生骨料吸水率得到有效的降低，并且达到要求。

3.4 再生混凝土试块的抗压强度

试验中选取浸泡的再生骨料和未浸泡的再生骨料，按100%的再生骨料掺量制成的150×150×150试块，混凝土的配合比见表5。

表5 混凝土配合比

试验结果如图3所示。

图3 抗压强度评定值与不同设计方式的关系

由图3可知28 d抗压强度评定值分别为33.4 MPa和22.8 MPa，其强度分别达到设计强度值的111%和76%，由此可见浸泡处理的骨料配制的混凝土比未浸泡骨料配制的混凝土强度值高46.5%，且浸泡后骨料配制的混凝土强度值能够满足设计要求。

4 结语

通过对再生骨料的水泥砂浆浸泡处理，其材料方面的性能得到较多的改善，得到如下结论:

1)用掺入减水剂的水泥浆浸泡骨料，养护28 d后，其压碎指标值满足《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》中的要求。

2)处理后的骨料相对于未处理骨料的堆积密度提高了约7%，但表观密度降低，望以后通过在浸泡骨料时进行加压处理，使得水泥浆能大量的渗入骨料表面的孔隙里，或加入有效的外加剂方法提高浸泡后的再生骨料的表观密度，从而对混凝土的密实度有所提高。

3)再生骨料的吸水量较大，通过对再生骨料的处理，可以有效的减少其吸水率，在不增加用水量的同时，保证混凝土有较好的和易性。

4)浸泡处理后的粗骨料制成试块，其抗压强度有较大的提高，相对于未浸泡的再生粗骨料其提高了46.5%。

［1］陈德玉，袁 伟，刘 欢.再生粗骨料改性的试验研究［J］.新型建筑材料，2009(2):20-23.

［2］Francisco J，De Casoy Basalo，Fabio Matta，et al.Fiber reinforced cement-based composite system for concrete confinement［J］.Construction and Building Materials，2011(31):1-11.

［3］孔德玉，吴先君，韦 苏.再生骨料混凝土研究［J］.浙江工业大学学报，2003，31(1):28-32.

［4］GB 50010-2010，混凝土结构设计规范［S］.

［5］李佳彬，肖建庄，孙振平.再生粗骨料特性及其对再生混凝土性能的影响［J］.建筑材料学报，2004，7(4):390-395.