刘伟生 郭 琛 徐静静

(山东科技大学土木工程与建筑学院， 山东 青岛 266590)

0 引言

再生骨料混凝土指将因重建而产生的废弃混凝土碾压破碎、洗净、按大小分级后，按一定的比例代替天然骨料或全部代替天然骨料，再加上河砂、水泥、水混合搅拌而成的新混凝土。自改革开放国家大力搞建设以来，我国大多数城市都出现了大量的建筑垃圾。并且随着我国建筑业、高速公路、轨道交通等如火如荼地进行，估测我国以后产生的废弃混凝土量将持续增长。然而目前对废弃混凝土还没有较好的处理办法，绝大部分都是采用掩埋或者露天堆放。这种粗犷的处理方式不但占据了大量的土地，而且浪费了大量的人力进行运输，在运输过程中还会产生了大量尘土，对环境造成了严重污染。在国外，日本很早就建立了处理废弃混凝土的加工厂生产再生骨料，研究了如何将废弃混凝土再次循坏利用，试验出将再生骨料代替天然骨料的最佳比例。日本其重复使用率已达到百分之九十；韩国废弃混凝土重复使用率就达到了百分之八十五，其循环使用率正在逐步上升，韩国通过对再生骨料的循环应用，有效地保护了环境和国家资源。因此，在可持续发展这一国家战略下，对于再生骨料混凝土的研究并尽快投入到工程中去对我国显得更为重要。

1 试验部分

1.1 试验原材料

水泥采用江苏金峰水泥集团有限公司生产的普通硅酸盐水泥；渗透结晶材料采用清华大学与东京大学联合研发的纳米级渗透结晶型防水材料；水采用常州当地自来水；砂为普通河砂；天然骨料以及再生骨料。

1.2 试验方法

本文所作试验为混凝土试块抗渗试验和吸水率试验。抗渗试验首先将不同类型骨料按照相同的配合比制成混凝土混合物，倒入圆台型模具内，将装满混凝土的模具放在振动台上，将混凝土内的气泡排出。停置24小时后用拆模器进行拆模，用钢丝刷将圆台的两面进行打磨，除去试件上下底面的油渍和浮浆，以防结果产生误差，接着将试块编好号放在标准养护室养护28d。待28d后，取出混凝土试件晾干，在其圆台侧面涂刷中性密封胶。待密封好后，使用螺旋加压器将圆台试件缓缓压入钢模内，然后固定在混凝土抗渗仪上，扭紧螺帽，防止钢模与渗透仪交接处出现渗水现象，检查无误后开始进行试验。每组试件以 6个，试验开始后，以0.1兆帕为递增单位，每隔8小时递增一次，观察到圆台顶部出现渗水现象应及时关闭相应的控制阀。当6块试件之中的第3块表面出现渗水时，当停止试验记录水压。试验过程中，如发现渗水，立即停止试验，重新密封。待实验结束后，应及时将钢模内的试件去除，并对钢模进行清理，并涂上防锈油等，以备下次使用。

混凝土立方体试块吸水性试验采用单面浸泡的方式进行测试。首先，分别使用天然骨料、再生骨料以及经渗透结晶材料强化后的再生骨料以同样的配合比配制混凝土拌合物，倒入边长为100mm的立方体试件中成型，将立方体试件放在标准养护室里养护28d。养护完成后，将试件放置干燥箱中，在105℃的条件下烘至48小时后，取出试件。待冷却后，称其质量，并做好记录。待称完质量后，将试件放在水槽中，每个试件下面垫两根玻璃棒，测量时用湿毛巾擦拭试块表面。迅速称出其质量，并做好记录，然后放回水槽中，直到做完所有测试。

1.3 混凝土配合比

在试验室中，混凝土的水灰比一般取0.6左右，本试验为了让试验结果对比更为突出，故选取水灰比偏大一些，为0.89。

2 试验结果及分析

2.1 抗渗试验结果与分析

考虑到在混凝土试件养护过程中，因收缩等原因产生的细微裂隙会对抗渗的试验结果产生巨大影响。因此试验过程中严格控制试验变量，防止产生试验误差。为了避免混凝土离散性对试验结果造成影响，将每组试验分别重复做三次。天然骨料拌和的混凝土平均渗水压强为0.77兆帕；再生骨料拌和的混凝土平均渗水压强为0.4兆帕，渗透结晶材料强化后的天然骨料拌和的混凝土平均渗水压强为0.67兆帕，天然骨料混凝土抗渗压强将近于再生混凝土抗渗压强的 2倍；经渗透结晶材料处理过的再生骨料混凝土抗渗等级明显加强，几乎接近于天然骨料混凝土，相较于没有强化后的再生骨料混凝土提高了将近2倍。

混凝土的抗渗强度与混凝土自身的孔隙数量、混凝土骨料与水泥基的界面粘结程度有密切关系。从抗渗试验结果中可以看出，再生混凝土的抗渗性能比较差，其主要原因由于废弃混凝土在破碎过程中受到较大外力作用，在集料内部会出现大量微细裂缝，使得再生集料的吸水率和吸水速率都远高于天然集料。这些孔隙和裂纹会形成毛细孔道，致使再生混凝土的抗渗性变差。从抗渗数据可以看出，经过渗透结晶材料强化后的再生混凝土其抗渗性确实得到大幅度提升，并接近于天然骨料，造成这一现象的主要原因是再生骨料表面的砂浆以及骨料自身的裂隙被渗透结晶材料所包裹。溶液中的硅酸盐与骨料发生反应，将再生骨料中的裂缝及混凝土试件的大量孔隙填充，阻止了混凝土中毛细孔的形成，进而提高了抗渗强度。

使用渗透结晶材料溶液对再生骨料进行强化以后，所配制混凝土与再生骨料未做处理之前相比，抗渗性确实得到大幅度提高，由此验证了再生骨料投入到实际工程中的可行性。

2.2 吸水试验结果与分析

试验以骨料的不同为影响因素，根据所测试的试验结果做出了天然骨料混凝土、再生骨料混凝土、渗透结晶材料强化后的再生骨料混凝土不同时刻的吸水量。天然骨料混凝土48小时的吸水量51g、再生骨料混凝土48小时的吸水量为87g，经渗透结晶材料强化的混凝土48小时吸水量为53g。混凝土是一种非匀质的多孔材料，当混凝土表面遇水时，水会通过毛细孔的吸附作用进入混凝土内部，在毛细吸收的初始时间段，如不考虑其他因素的影响，混凝土的吸水量与时间的开平方间呈线性关系。从混凝土48小时吸水量得出，经渗透结晶材料强化后的再生骨料混凝土其吸水性能几乎接近于天然骨料混凝土，远远低于未经处理再生骨料混凝土的吸水性，尤其在水透过混凝土表面后，再生骨料混凝土的吸水速率显著高于经强化后的混凝土和天然混凝土。由于渗透结晶材料可与混凝土中钙离子络合生成结晶体，修补由于混凝土收缩产生的裂缝，其化学反应促进了水化硅酸钙形成，在缝隙中沉积，阻止了混凝土中毛细孔的形成。

3 结论

本实验通过对天然混凝土和不同类型再生混凝土试件进行抗渗性以及吸水性实验，经过对比研究，得出以下结论：经过渗透结晶材料强化后的再生骨料，减少了再生骨料的裂隙，改善了再生骨料与水泥基界面区粘结程度，混凝土的抗渗性明显提高；经过渗透结晶材料处理后的再生骨料，混凝土的吸水性相较于未经处理的再生骨料混凝土明显降低，几乎接近天然骨料混凝土，主要原因是再生骨料与渗透结晶材料反应生成不溶于水的硅酸盐结晶体，堵住了混凝土中的孔隙，提高了再生混凝土的致密性；经过渗透结晶材料强化后，再生混凝土的耐久性明显提高，在一定程度上可以代替天然混凝土。

[1]孙跃东，肖建庄.再生混凝土骨料.混凝土，2004.

[2]李惠强，杜婷，吴贤国.建筑垃圾资源化循环再生骨料混凝土研究.华中科技大学学报，2001.

[3]杜文.再生骨料混凝土力学性能与盐冻耐久性研究[D]，武汉：华中科技大学，2013.

[4]吴祖达.再生骨料混凝土性能研究[D]，福建：华侨大学，2014.