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(qiáng)度、劈裂張拉強(qiáng)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(qiáng)度較低，但經(jīng)過28d之后，各種混凝土的抗壓強(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)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(jìn)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(qiáng)度和劈裂強(qiáng)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(jī)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(qiáng)度和劈裂強(qiáng)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(jìn)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(qiáng)度

  由不同的骨料配制的混凝土的強(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)度，而含再生骨料的混凝土的強(qiáng)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(qiáng)度也逐漸得到加強(qiáng)，強(qiáng)度也隨之增加。在28d，所有6個配比的混凝土的抗壓強(qiáng)度已經(jīng)比較接近。在91d齡期，各混凝土的抗壓強(qiáng)度更加接近。

  含有各種骨料的混凝土的劈裂強(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)度在各個齡期都低于其它混凝土。經(jīng)過91d養(yǎng)護(hù)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(qiáng)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(qiáng)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(jìn)一步加大。

  再生混凝土骨料較低的劈裂強(qiáng)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(jìn)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(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)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。

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