碳化再生細(xì)骨料對再生混凝土抗壓強(qiáng)度的影響

丁進(jìn)煒

(吉安市城市建設(shè)投資開發(fā)公司，江西 吉安 343000)

將廢棄建筑垃圾通過機(jī)械破碎、篩選分級等處理辦法回收可利用的廢棄混凝土制作成再生混凝土，不僅可以節(jié)約大量的處理成本，而且還可以降低廢棄建筑垃圾的隨意排放，進(jìn)而緩解廢棄混凝土對自然環(huán)境造成多重影響。現(xiàn)階段實際工程中已廣泛運(yùn)用再生粗骨料混凝土，相比較而言，再生細(xì)骨料混凝土技術(shù)仍處于探索階段，缺乏相應(yīng)的試驗數(shù)據(jù)給再生細(xì)骨料混凝土運(yùn)用提供依據(jù)。肖建莊等[1]研究了再生細(xì)骨料取代率(0～100%)對再生混凝土抗壓強(qiáng)度的影響規(guī)律，得出可以用正態(tài)分布模型描述再生混凝土抗壓強(qiáng)度的概率分布；張亞飛等[2]研究了再生細(xì)骨料取代率對不同齡期的再生混凝土抗壓強(qiáng)度性能的影響。本文分別取再生細(xì)骨料取代率為0、20%、30%、40%，研究經(jīng)碳化強(qiáng)化處理的再生細(xì)骨料對再生混凝土力學(xué)性能的影響規(guī)律，并與未碳化再生細(xì)骨料的情況進(jìn)行對比。

1 原材料

1.1 水泥

試驗所用水泥為42.5普通硅酸鹽水泥。

1.2 水

自來水。

1.3 減水劑

試驗所用減水劑為聚羧酸高效減水劑TW-JS。

1.4 天然粗骨料

試驗所用天然粗骨料為粒徑20～40 mm花崗巖，各項性能指標(biāo)符合規(guī)范。

1.5 再生粗骨料

試驗所用再生粗骨料是福建省三明尤溪路段2012年進(jìn)行路面工程改造時所產(chǎn)生的廢棄混凝土，然后經(jīng)過砂石骨料加工廠進(jìn)行機(jī)械破碎、篩選分級后得到，骨料粒徑為5～20 mm。

1.6 天然細(xì)骨料

試驗所用天然細(xì)骨料是福州閩江細(xì)砂，細(xì)度模數(shù)為2.14，表觀密度為2 719 kg/m3。篩分試驗見表1。

1.7 再生細(xì)骨料

試驗所用再生細(xì)骨料細(xì)度模數(shù)為3.4，表觀密度為2 518 kg/m3。篩分試驗見表1。

表1 細(xì)骨料顆粒級配

2 試驗設(shè)計

2.1 碳化再生細(xì)骨料

碳化試驗按照《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法》[3]進(jìn)行，實驗選CABR-HTX12型碳化箱，在碳化箱中控制CO2的濃度在17%～23%，濕度控制在65%～75%，溫度控制在(15～25)℃，碳化時間為7 d。

2.2 再生細(xì)骨料混凝土配合比

表2為再生細(xì)骨料混凝土配合比。

在試驗過程中，將另一部分再生細(xì)骨料進(jìn)行7 d碳化強(qiáng)化處理，并和未碳化再生細(xì)骨料的情況作對比，具體配合比見表3。

表2 再生細(xì)骨料混凝土配合比

注：RC-70-20中RC—再生混凝土；70—再生粗骨料對天然粗骨料的取代率；20—再生細(xì)骨料對砂的取代率。其他以此類推。

表3 碳化再生細(xì)骨料混凝土配合比

注：RC-70-20-C中，C—碳化強(qiáng)化處理。

3 再生混凝土立方體抗壓強(qiáng)度

按照試驗所設(shè)計的配合比拌制再生混凝土，并成型養(yǎng)護(hù)28 d。依據(jù)GB/T50081-2002[4]，采用YAW4306微機(jī)控制電液伺服壓力試驗機(jī)對150 mm×150 mm×150 mm立方體標(biāo)準(zhǔn)試件進(jìn)行抗壓強(qiáng)度測試。

3.1 摻再生細(xì)骨料的再生混凝土抗壓強(qiáng)度

再生細(xì)骨料混凝土28 d實測抗壓強(qiáng)度見表4。

表4 再生細(xì)骨料混凝土28 d抗壓強(qiáng)度

從表4可以看出，隨著再生細(xì)骨料摻量的增加，試件成型養(yǎng)護(hù)后測出的立方體抗壓強(qiáng)度逐漸下降。當(dāng)未碳化再生細(xì)骨料摻量達(dá)到40%時，試件抗壓強(qiáng)度與再生細(xì)骨料摻量為0%時相比降低了12.6%，和天然細(xì)骨料相比，再生細(xì)骨料的強(qiáng)度更低，并且再生細(xì)骨料經(jīng)過機(jī)械破碎后，顆粒不規(guī)則，附著一定量的水泥石，表面不平整，整體品質(zhì)較差，因此當(dāng)混凝土試件成型養(yǎng)護(hù)后測出的抗壓強(qiáng)度會有很大變化。

3.2 碳化再生細(xì)骨料混凝土抗壓強(qiáng)度

碳化再生細(xì)骨料混凝土28 d實測抗壓強(qiáng)度見表5。

從表5可以看出，當(dāng)再生細(xì)骨料經(jīng)過7d的標(biāo)準(zhǔn)碳化后，隨著再生細(xì)骨料摻量的增加，試件抗壓強(qiáng)度逐步降低，但降低幅度和未碳化的再生細(xì)骨料混凝土相比要明顯更小，當(dāng)碳化強(qiáng)化處理的再生細(xì)骨料取代率為40%時，強(qiáng)度降低了8.6%，相比未碳化的再生細(xì)骨料，試件抗壓強(qiáng)度增加了4.7%；取代率為20%和30%時，碳化強(qiáng)化處理后的再生細(xì)骨料混凝土強(qiáng)度比未碳化的再生細(xì)骨料混凝土強(qiáng)度分別提高了4.2%和4.6%。經(jīng)碳化強(qiáng)化處理后，再生骨料表觀密度增大，再生骨料的吸水率、壓碎值均有一定程度的減小。其次，二氧化碳與水泥漿中的主要成分水化硅酸鈣、氫氧化鈣均能發(fā)生碳化反應(yīng)，生成的產(chǎn)物碳酸鈣、硅膠等使得其固相體積增大，進(jìn)而造成再生骨料附著水泥漿體的密實度提高，吸水率減小，使得攪拌混凝土?xí)r所需要的拌合水更少，生成了更多的氫氧化鈣和水化硅酸鈣凝膠，導(dǎo)致其強(qiáng)度更高。

表5 碳化再生細(xì)骨料混凝土28 d抗壓強(qiáng)度

4 結(jié)論與展望

1) 在再生粗骨料取代率為70%的基礎(chǔ)上，再生混凝土的抗壓強(qiáng)度隨再生細(xì)骨料取代率的提高而降低。當(dāng)未碳化再生細(xì)骨料取代率為40%時，再生細(xì)骨料混凝土抗壓強(qiáng)度較基準(zhǔn)混凝土強(qiáng)度降低了12.6%；當(dāng)碳化再生細(xì)骨料取代率為40%時，再生細(xì)骨料混凝土抗壓強(qiáng)度較基準(zhǔn)混凝土強(qiáng)度降低了8.6%，碳化再生細(xì)骨料可適當(dāng)提高再生混凝土強(qiáng)壓強(qiáng)度。

2) 對再生細(xì)骨料的開發(fā)利用，可以促進(jìn)建筑廢棄物的循環(huán)再生利用，符合我國的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略要求。同時，將廢棄建筑垃圾回收利用作為可再生資源應(yīng)用在建筑材料生產(chǎn)中，對我國的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、社會將產(chǎn)生良好的效益。