闫亮 贾学强
北京京能建设集团有限公司 北京市门头沟区 102300
摘要：现如今，我国是社会主义经济迅猛发展的新时期，废弃混凝土资源化再利用是绿色循环经济的重要方法，目前主要通过将其破碎制成再生粗骨料进行循环利用。主要研究了再生粗骨料的掺量、最大粒径、不同级配形式、间断级配再生粗骨料的掺量等因素对混凝土性能的影响。结果表明:再生粗骨料的掺量越大，最大粒径越小，则混凝土的坍落度和抗压强度越小;掺入间断级配再生粗骨料的混凝土的坍落度和强度大于掺入连续级配再生粗骨料的混凝土;间断级配再生粗骨料的掺量对混凝土的性能影响与连续级配再生粗骨料的影响一致。与未掺加再生粗骨料的混凝土的强度增长率相比，掺加再生粗骨料的混凝土的强度增长较大。为了解释上述宏观性能变化，通过激光拉曼光谱法研究了废弃混凝土中未水化水泥的水化等对强度发展的影响。
关键词：废弃混凝土;级配;再生粗骨料;坍落度;强度
引言
流变学是研究材料力学性能的一门科学,它研究材料在剪切流动时所表现出的特性,其中包括粘滞性。混凝土流变特性的研究,是混凝土工作性研究自然的延伸和发展。混凝土拌合物的流变特性可用Bingham模型来描述,Bingham材料的流变特性可由屈服应力τ0和塑性粘度η两个参数来表征。与传统的坍落度等测量方法相比,用流变仪等现代工具对新拌混凝土的流变参数进行测定,更能充分的反映混凝土的工作性,并能指导施工者快速、成功地浇注高质量的混凝土,延长结构的使用寿命。而粗骨料约占混凝土体积的70%,因此,其几何形状、表面粗糙程度和体积含量对新拌混凝土的流变参数有很大影响。本文对以上粗骨料的性质对新拌混凝土流变参数的影响进行了研究。
1为保证混凝土的质量，混凝土拌合物必须具有与施工条件相适应的和易性。混凝土拌合物的和易性包括以下三个方面：
1）流动性。指混凝土拌合物在自重力或机械振动力作用下，易于产生流动、易于运输、易于充满模板的性质。一定的流动性可保证混凝土构件或结构的形状与尺寸以及混凝土结构的密实性。流动性过小，不利于施工并难以达到密实成型，易在混凝土内部造成孔洞或孔隙；流动性过大，当水泥浆用量大，不经济且可能产生离析和分层，影响混凝土的均质性。流动性是和易性最重要的性质。2）粘聚性。指混凝土拌合物各组成材料具有一定的粘聚力。在施工过程中保持整体均匀一致的能力。粘聚性差的混凝土拌合物在运输、浇筑、成型等过程中，骨料容易与砂浆产生分离，即易产生离析、分层现象，振捣后出现蜂窝、空洞现象，造成混凝土内部结构不均匀，严重影响工程质量。粘聚性对混凝土的强度和耐久性有较大影响。3）保水性。指混凝土拌合物在施工过程中保持水分的能力。保水性可保证混凝土拌合物在运输、成型和凝结硬化过程中，不发生大的或严重的泌水。如果保水性差，一部分水从内部析出，形成以后混凝土内部的渗水通道。上浮的水会导致形成薄弱层，即界面过渡层，严重时会在骨料和钢筋的下部形成孔隙或裂纹，从而严重影响它们与水泥石之间的界面粘结力。上浮到混凝土表面的水，容易造成混凝土表面疏松。
2废弃混凝土作为再生粗骨料对新拌混凝土性能的影响
2.1再生粗骨料的掺量对混凝土性能的影响
将废弃混凝土用颚式破碎机破碎后以不同的掺量掺入新拌混凝土中，研究新拌混凝土的性能随掺量的变化规律。普通混凝土的坍落度为67mm，当混凝土中粗骨料为再生骨料所代替时，随着粗骨料中再生粗骨料掺量的不断增大，混凝土的坍落度逐渐降低。当粗骨料全都替代为再生粗骨料时，混凝土坍落度减少了75%。在实验中粗骨料主要采用的是卵石，其外形比较光滑规则。而加入再生粗骨料后，再生粗骨料具有一定的棱角。
由于粗骨料中卵石比废弃混凝土再生粗骨料的表面光滑，其含有针片状的骨料比废弃混凝土再生粗骨料的含量少，因此随着再生粗骨料含量的增加，新拌混凝土的和易性逐渐变差。
2.2混凝土坍落度值对比
试验中各组混凝土坍落度值都低于设计值，未发现分层离析，泌水等不良现象。1组和2组对比发现，碎石全干状态比内部含水状态混凝土坍落度小4mm；3组和4组对比，饱和面干状态比外部带水状态混凝土坍落度大6mm。按《混凝土质量控制标准》（GB50164-2011）混凝土拌合物容许偏差，设计值在50~90mm的，容许偏差为±20mm，两个对比组的差值均在偏差范围内，可以认为其坍落度值都到达了同一个等级，表明粗骨料内部水对混凝土的和易性没有影响。对比骨料饱和面干和全干状态混凝土，虽然其配合比完全相同，只是将饱和面干骨料中的水作为配合比中的水参量加入全干骨料混凝土中，但饱和面干骨料混凝土坍落度明显大于全干骨料，也就是说搅拌混凝土时碎石吸水量>碎石自然吸水量，究其原因碎石除了吸收外部水，其表面挂的水泥浆对水有一定吸附作用，从而使参与水泥水化的有效水减少，坍落度值降低。两个对比组整体对比发现，粗骨料外部吸水饱和混凝土的和易性明显优于骨料外部未吸水混凝土，更接近混凝土设计坍落度。通过上面的分析，我们可以得到这样的规律，只要碎石外部吸水饱和，也就是在整个坍落度试验过程中不吸收外界水份，所加水都作为有效水参与水泥水化，那么其坍落度值就更加接近设计值，性能更加稳定精确，便于定量控制混凝土的配比。
2.3针片状颗粒含量对混凝土流变参数的影响
针片状粗骨料的比表面积大,特别是它们的内摩擦力大,一般情况下,含量多时会增大粗骨料的表面积和空隙率,从而降低混凝土拌合物的流动性。混凝土配合比为表2中的F型,使用针片状颗粒含量为15%的粗骨料所配制的混凝土拌合物的流变参数比针片状颗粒含量为5%的要大,其中塑性粘度十分显著。但是,随着针片状颗粒含量的继续增加,骨料的级配出现不合理情况,使露石和离析现象加重,所以又出现了混凝土拌合物塑性粘度和屈服应力又有所降低,其中屈服应力总的变化不大。总之,针片状颗粒不仅影响混凝土的和易性、水泥用量和强度,同样会影响其耐久性,往往会恶化混凝土的性能,造成骨料的空隙率增大,单位用水量和变形增加。而且会造成新拌混凝土的坍落度和流动性的损失,所以应严格限制针片状颗粒的含量,对于泵送混凝土而言更是如此。
结语
(1)新拌混凝土中再生粗骨料的掺量越大，最大粒径越小，则新拌混凝土的坍落度和抗压强度越小。(2)当再生粗骨料中去掉16．0～19．0mm部分的粗骨料变为间断级配后，掺入该间断级配的再生粗骨料的新拌混凝土的坍落度和强度大于掺入连续级配的再生粗骨料的混凝土。(3)间断级配的再生粗骨料的掺量对新拌混凝土的性能影响与连续级配的再生粗骨料的影响一致，即当新拌混凝土中掺加的再生粗骨料的掺量越大，则新拌混凝土的坍落度和抗压强度越小。(4)掺加再生粗骨料的混凝土在90d龄期内的强度发展较大。根据微观变化发现产生该现象主要是由于废弃混凝土中未水化水泥的水化和废弃混凝土自身的逐渐吸水造成的。
参考文献
[1］许元．超细粉煤灰对不同级配再生混凝土增强技术的研究［J］．混凝土与水泥制品，2011(10):68-70．
［2］李九苏，肖汉宁，龚建清．再生骨料水泥混凝土的级配优化试验研究［J］．建筑材料学报，2008(1):109-114．
［3］肖建庄，林壮斌，朱军．再生骨料级配对混凝土抗压强度的影响［J］．四川大学学报(工程科学版)，2014，46(4):154-160．
［4］李孝忠，王庆贺，王玉银，等．再生混凝土抗折强度的影响因素及其计算方法［J］．建筑结构学报，2019，40(1):155-164．