再生骨料在混凝土中形态分布试验研究

芦静夫 深圳天阳工程设计有限公司，广东 深圳 518000

1 引言

建筑物达到使用年限或城市更新、市政改造、自然灾害(地震、台风等)都会产生大量的建筑垃圾。近年来为保护环境，政府出台一系列法规加强对建筑垃圾的处理利用。将建筑废弃混凝土经机械破碎、清洗和分级后，按照一定的比例与水泥和砂子混合后，形成的混凝土称为再生骨料混凝土。再生骨料混凝土因其巨大的社会经济效益和社会环境效益，越来越受到人们的重视。

2 研究现状

再生骨料混凝土研究应用始于二战后。苏联、日本、欧洲各国重建家园时就注意到了废弃混凝土的问题并开始了再生混凝土的研究和应用。美国制定《超级基金法》，规定:“企业产生的工业建筑垃圾必须自行妥善处理，不得随意丢弃。”美国政府也鼓励使用再生混凝土，自2007 年起美国的高速公路工程已经使用了多达1 亿吨的再生沥青路面。如密歇根州就有两条公路为再生骨料混凝土。香港研究机构在建筑废物再生骨料环保砖、粉煤灰再生骨料混凝土、蒸汽养护再生骨料混凝土等方面取得了成果。比如香港湿地公园(建筑面积达10 万平米)位于香港西部毗邻深圳，于2006 年建成。该工程中使用的再生骨料混凝土最高强度等级为C35［1］。文献［2-4］从宏观方面研究了再生骨料混凝土随着再生骨料替代率及再生骨料强度的不同，再生混凝土强度的变化规律。文献［5-7］从微观方面研究了再生骨料混凝土强度异于自然骨料混凝土强度的原因。本文从宏观角度，探讨再生骨料在混凝土中的形态分布现象和规律。

3 试验研究

3.1 试件制备与试验

3.1.1 原材料

本试验所用粗骨料为废弃混凝土经破碎清洗后制成，骨料粒径5mm～35mm;水泥使用仙鹤牌白色硅酸盐水泥;试验用水为普通自来水。

3.1.2 试件制作

本试验配合比参考《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ 55-2011)［8］进行设计，将再生粗骨料替代率设为50%，混凝土配合比见表1。

表1 再生混凝土配合比

本试验混凝土搅拌流程采用如图1 所示，试件采用圆柱体，尺寸150x150x300mm，共10 个。

图1 再生混凝土搅拌流程

本试验拟采用对圆柱体试件进行横截面切割，切割后统计骨料截面面积的方法计算骨料在试件中的分布规律。研究混凝土中骨料分布特性时，用一个截面去截取混凝土试件，截面中的骨料会呈现多边形，将骨料面积比γa定义为所截取截面中骨料面积Aa 与断面面积Ac 的比值，即:

这个比值应等于该试件中骨料总体积Va 与试件体积Vc 之比，定义骨料体积比γv，即:

3.2 试验结果分析

每个试件分别截取三个横断面，用S 表示上部截面，Z 表示中部截面，X 表示下部截面，如图2 所示，图3 为试件横断面图。

图2 试件横断面切割位置示意图

图3 试件横断面图

表2 再生骨料粒径为5mm～35mm 圆柱体试件各断面数据统计表

图4 试件各段中骨料体积比

图5 试件各段中骨料体积含量

分析表中数据可知，在50%再生骨料替代率的情况下，再生骨料在圆柱体试件上、中、下部有较大的分散性。再生骨料有异于自然骨料的独特特性(高孔隙率、高吸水率、低容重等)且外观上棱角较多，可能是因为这些特性，再生骨料与自然骨料在混凝土试件中的分布密度出现了一定的差异。由于本文并未进行同等条件下的再生混凝土基本力学性能测试，因此这种分布的差异性对再生混凝土力学性能的影响有多少，还不得而知。再生骨料在试件中呈现的与自然骨料不同的随机分布状态，在实际工程中的影响，也有必要进行更进一步的研究。

4 结论

再生骨料混凝土因再生骨料性能不如自然骨料，随着再生骨料替代率的增大，再生混凝土力学性能逐渐降低。本文在50%替代率情况下，讨论了再生骨料在试件中的形态分布情况，从试验数据分析分析可知:再生骨料在混凝土中分布与自然骨料相比，体现出较大的差异性，虽然同自然骨料一样，在混凝土中呈随机分布状态，但在混凝土中的分布密度不同。在实际工程中，是否可以忽略再生骨料与自然骨料在混凝土中的分布差异性这一因素的，还有待更进一步研究。

［1］潘智生，寇世聪.香港建筑废物再生骨料混凝土的研究进展［J］.青岛理工大学报，2009(4):17-23.

［2］赵立，赵顺增.高性能再生骨料混凝土力学性能的研究［J］.混凝土与水泥制品，2011(6):1-4.

［3］王军强，陈年和.再生骨料混凝土的强度和耐久性能试验研究［J］.建筑结构，2007(12):40-43.

［4］朱亚光，韩纪权.颗粒整形再生骨料混凝土力学性能的试验研究［J］.青岛理工大学学报，2009(4):115-118.

［5］崔正龙，路沙沙，汪振双.不同强度砂浆界面过渡区对再生骨料混凝土性能的响［J］.2011(3):545-549.

［6］张海捷.骨料界面弱化处理对混凝土阻尼性能影响的试验研究.［硕士论文］.衡阳:南华大学，2007.

［7］J.M.Gao.ITZ microstructure of concrete containing GGBS.［J］.Cement and Concrete Research.35(2005)1299–1304.

［8］中华人民共和国国家标准.《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ 55-2011).