再生混凝土骨料含水狀態(tài)與新拌混凝土的性能

  摘要：研究了再生混凝土骨料在不同的含水(自然干燥、飽和面干、完全干燥)狀態(tài)下，制得的新混凝土的流動性、抗壓強度、劈裂張拉強度和干縮性能。試驗結(jié)果表明，新拌混凝土的初始坍落度隨著再生骨料含水量的增大而減小，坍落度損失也隨著再生骨料含水量的增大而減小。用100%再生骨料制備的混凝土早期強度較低，但經(jīng)過28d之后，各種混凝土的抗壓強度趨于接近。但是，由飽和面干狀態(tài)和干燥狀態(tài)的再生骨料制備的混凝土的劈裂張拉強度和干縮值明顯高于其它混凝土。

  關(guān)鍵詞：建筑垃圾；再生混凝土骨料；強度；干縮

  大規(guī)模的城市建設(shè)和遍布各地的公路網(wǎng)的翻新產(chǎn)生了大量的舊混凝土，對這些舊混凝土的合理處置是當(dāng)今世界面臨的一個大課題。目前，國內(nèi)對再生混凝土骨料混凝土的研究也取得了一定的進展。為了再生骨料混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性，有必要深入認(rèn)識再生骨料品質(zhì)與新混凝土性能之間的關(guān)系。本研究考慮了不同含量的再生混凝土骨料在自然狀態(tài)、飽和面干狀態(tài)(SSD)和干燥狀態(tài)下制備的新混凝土的流動性能、抗壓強度和劈裂強度、干縮等性能。

  1原材料及實驗方法

  再生混凝土骨料是原香港啟德機場的廢混凝土經(jīng)分選破碎而得，分為10mm和20mm2個等級。粗骨料在使用時將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℃爐中烘24h而制得；100%再生飽和面干狀態(tài)骨料系在水中浸泡24h，再用濕毛巾擦干表面而成。水泥為香港當(dāng)?shù)厣a(chǎn)的硅酸鹽水泥，相當(dāng)于ASTM第一類水泥。該水泥的密度為3.16，比表面積為3519cm²/g。

  所用河砂的細(xì)度模數(shù)為2.11。天然骨料采用了香港產(chǎn)花崗巖石，2種花崗巖骨料的公稱粒徑分別為10mm和20mm。

  混凝土的基本配合比為(kg/m³):水泥382，水210，砂石1800，砂率37%，其中水的用量為骨料在飽和面干狀態(tài)下的加入量。

  混凝土混合物的流動性采用坍落度筒法，抗壓強度和劈裂強度采用100mm×100mm×100mm試件，混凝土干縮采用比長儀法，試件尺寸為280mm×70mm×70mm。

  2 試驗結(jié)果和討論

  2.1混凝土的工作性

  采用坍落度法對6個新拌混凝土的流動性進行了研究，結(jié)果如表2所示。

  上述結(jié)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。這是由于為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?xí)r需要更多的拌合水。干燥的再生骨料，加入的拌合水比較多；當(dāng)混凝土中含有較多的干燥再生骨料時，其初始坍落度也就大。但是，干燥狀態(tài)的再生骨料配制的混凝土經(jīng)過一段時間放置后其坍落度損失很快。因為干燥的再生骨料吸水速度快、吸水量大，坍落度損失也就最快。這一點已經(jīng)在相關(guān)的研究中得到證實。

  2.2 抗壓和劈裂強度

  由不同的骨料配制的混凝土的強度試驗結(jié)果如表3所示。

  結(jié)果表明，各種不同的骨料配制的混凝土的強度發(fā)展表現(xiàn)出一定的差別。在3d和7d，天然骨料混凝土顯示出最高的強度，而含再生骨料的混凝土的強度則隨著再生骨料比例的增加而降低。隨著水化產(chǎn)物的逐漸形成，界面過渡區(qū)逐漸被填充，界面的結(jié)合強度也逐漸得到加強，強度也隨之增加。在28d，所有6個配比的混凝土的抗壓強度已經(jīng)比較接近。在91d齡期，各混凝土的抗壓強度更加接近。

  含有各種骨料的混凝土的劈裂強度都隨著齡期的增加而增加，但骨料的類型和含水狀態(tài)對混凝土的劈裂強度有明顯的影響。用100%完全干燥和飽和面干的再生骨料配制的混凝土的劈裂強度在各個齡期都低于其它混凝土。經(jīng)過91d養(yǎng)護后，隨著再生混凝土骨料取代天然骨料的比例的提高，劈裂強度相應(yīng)降低，尤其是當(dāng)再生骨料處于完全干燥或飽合狀態(tài)時受到的影響將更大。

  2.3干縮性能

  干縮是混凝土的一個重要的性能指標(biāo)，它關(guān)系到混凝土的強度、體積穩(wěn)定性、耐久性等性能。通常，混凝土的干縮與其所處的環(huán)境相對濕度、試件尺寸、水灰比以及骨料類型有關(guān)。本研究中6種混凝土的干縮曲線見圖1。

  結(jié)果表明，各種混凝土的干縮都隨齡期的增長而增加。但在各個齡期，混凝土的干縮率依骨料類型不同而不同。再生骨料含量較低的混凝土的干縮在28d齡期就基本完成，而再生骨料含量較高(50%以上)的混凝土干縮持續(xù)的時間比較長，但大部分干縮發(fā)生在14d內(nèi)。在56d以后，干縮速率十分緩慢，干縮的增量十分有限。對上述試驗結(jié)果分析可知，干縮性能的顯著差別是由骨料的差別所引起的，且干縮量隨再生骨料的用量而增加。如果使用完全干燥或水飽和的再生骨料，則由這些骨料配制的混凝土的干燥收縮進一步加大。

  再生混凝土骨料較低的劈裂強度和較高的干縮值的特性是其多孔結(jié)構(gòu)所決定的。多孔結(jié)構(gòu)將顯著影響水分在界面區(qū)的傳輸過程，進而改變界面過渡區(qū)水化產(chǎn)物的微觀結(jié)構(gòu)。對于吸水能力較大的再生骨料，當(dāng)其含水過高或過低時，這些骨料的周圍可能因為大量失水或因水膜過厚而造成界面區(qū)微結(jié)構(gòu)的多孔性，并導(dǎo)致劈裂強度的降低和干縮加劇。在結(jié)構(gòu)逐漸密實以后，混凝土的強度和收縮特性將會得到改善。如果能夠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強度和收縮特性可望得到改善。

  3 結(jié)論

  (1)在自由水相同的條件下，使用再生混凝土骨料可以提高拌合物的初始坍落度，但坍落度損失增加。

  (2)含再生混凝土骨料的混凝土的抗壓強度隨再生骨料取代天然骨料數(shù)量的增加而降低。但不同混凝土之間的差別隨著齡期的增加而減小。

  (3)用完全干燥和水飽和狀態(tài)的再生骨料配制的混凝土的劈裂張拉強度明顯低于其它混凝土。

  (4)含再生骨料的混凝土的干縮值高于含天然骨料的混凝土，且隨著再生骨料含量的增加而增大。由完全干燥或水飽和的再生骨料配制的混凝土的干縮率將顯著提高。

  參考文獻

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