高强度再生骨料混凝土性能优化研究

郭天存 戴先武

摘    要：现阶段，随着社会的发展，我国的科学技术的发展也有了很大的提高。对高强再生骨料混凝土应用纳米强化骨料以及化学降粘剂后的力学性能、工作性能进行了实验研究。在单掺入纳米再生骨料的情况下，高强再生混凝土早期强度较高，但后期强度倒缩。单掺入化学降粘剂的情况下，混凝土的工作性能提高，但强度整体下降。同时掺入纳米强化再生骨料与化学降粘剂，则强化骨料不再发挥效用。

关键词：高强度;再生骨料;混凝土;性能优化研究

1  引言

伴随着我国城市建设的发展，我国城市建筑垃圾的规模也不断增大。城市垃圾的不断产生影响城市生态，污染了城市环境，成为了每座城市面临的重大挑战。消极的填埋模式并不可取，因此，将这些垃圾处理后再利用才能真正缓解城市垃圾围城的巨大压力。建筑垃圾的主要成分是建筑拆、改建的混凝土，目前，将这些混凝土分拣、破碎、筛分、清洗后制得再生骨料重新用于混凝土生产是实现废弃混凝土高效综合利用的有效途径。但在现阶段，受生产工艺、破碎工艺、分拣、清洗技术等因素限制，骨料生产厂家生产的再生骨料普遍强度较差，吸水量高，这导致采用再生骨料配制的再生混凝土通常强度较差，流动性差，坍落度损失大。这些不利因素严重限制了再生混凝土的生产和发展。通常来说，利用再生骨料配制的再生混凝土在工程上只用于回填标高、道路垫层等低强度、非结构承重场合。

2  再生骨料

相较于天然砂、石等骨料，再生骨料具有比较小的表观密度，较高的吸水率，同时坚固性以及界面性能也相对较差。有关研究表明，由再生骨料形成的混凝土比一般混凝土的弹性模量小，强度更低，这主要是再生骨料和水泥等混合料之间的界面存在过渡区。基于再生骨料的特性，决定了其在混凝土中的应用势必会受到比较大的限制，为了更好地在混凝土中应用再生骨料，需要注意引入和应用改性技术，下面就常用的改性技术及其应用进行探讨。

3  混凝土中再生骨料常用的改性技术

3.1  加热研磨技术

该种技术主要是采用高温加热处理的工艺对初步经过破碎处理后的废气混凝土土块进行处理，将水泥石块进行脱水处理和脆化处理，之后将处理后的破碎块搁置于磨机中进行冲击与研磨处理，借助上述流程操作后，即可以将附着于再生骨料中的水泥残余物清除掉。通过该种改性技术的合理应用，将建筑垃圾中可以循环利用的再生骨料进行回收，极大地增加了建筑垃圾利用率。

3.2  颗粒整形技术

为了可以对再生骨料的表观密度以及颗粒堆积密度进行改善，降低其吸水率、孔隙率以及压碎指标值，使其更加适合混凝土施工需求，可以借助颗粒整形技术，具体就是采用特定的整形机械设备对再生骨料进行合理处理，这样可以显著改善再生骨料的针片状骨料含量、密实度以及堆积密度等。

3.3  微波加热改性技术

该种改性技术主要是在微波设备中搁置待处理的再生骨料，经过高温处理后分离再生骨料表面存在的旧有砂浆，提升了所配置混凝土的使用性能。微波加热改性技术可以显著降低骨料中的压碎指标、吸水率和砂浆含量，使得处理后的骨料物化指标更加符合天然骨料的基本特性。有关研究表明，在温度为500℃的高温炉中对再生骨料进行加热处理的条件下，骨料表面上存在的旧有砂浆清除率高达50%以上。

3.4  酸洗改性技术

通过对再生骨料进行酸洗后，可以显著改善骨料的各项性能，降低其吸水率，可以确保再生混凝土配置性能的合理性，促使其更加接近于天然骨料的基本特性，提升骨料的整体力学性能。比如，采用盐酸溶液（3%浓度）、冰醋酸（5%）和C-3超塑化剂等溶液来浸泡再生骨料，借助带有硅酸盐的骨料表面和相应酸液之间的化学反应来对其表面活性进行改善，清除表面旧有的砂浆。此外，还可以借助化学浆液浸泡来对混凝土内部缝隙进行填补，通过借助防水剂、粉煤灰和硅粉等化学浆液的应用来改善骨料的使用特性。

3.5  颗粒级配调整改性技术

通过基于机械化生产工艺的合理应用，可以合理处理再生骨料，确保其更加符合骨料级配级配曲线，更加适用于工程施工。比如，二次破碎法和人工法等的合理应用，可以显著改善其所拌制混凝土的耐久性和抗压强度。相較于天然骨料，再生骨料的级配连续性非常差，相应的骨料颗粒粒径也非常大，会对后续所拌制混凝土的整体使用性能产生影响。通过采用再生骨料颗粒级配调整改性技术，可以显著增强其所配置混凝土的抗压强度。

4  混凝土中再生骨料的优化应用

通过结合实际的需求灵活选择再生骨料改性技术，可以显著改善再生骨料的物化性能，使其接近天然砂石骨料，从而为后续在混凝土拌制奠定坚实基础。但是为了从整体上确保再生骨料混凝土的拌制性能，需要做好如下方面的工作。

4.1  适当地掺加一些外加剂

在拌制再生骨料混凝土的过程中，为了对其耐久性、工作性和力学性等进行改善，可以适当地在其中添加一些高活性的掺合料以及高效的减水剂，常用的主要包括如下几种类型：其一，在再生骨料混凝土中适当添加矿渣和粉煤灰等，提升再生骨料混凝土的抗压强度，同时采用两种复合掺加的应用效果更佳理想，可以显著改善混凝土的应用性能。其二，借助磨细粉煤灰以及高效减水剂的合理应用，可以提升所配置再生混凝土的流动性，保水性以及黏聚性等综合性能，尤其适用于某些对再生骨料混凝土有特殊要求的施工条件。其三，在高效减水剂合理应用的前提下，通过在所拌制混凝土中适当地掺加一些硅灰或超细粉煤灰，可以从整体上提升可再生骨料混凝土的抗渗等级，然后综合借助蒸汽养护施工和改性处理工艺，那么可以从整体上提升再生骨料混凝土的抗渗水平，甚至相应指标要高于天然骨料的相应值，更好地满足后续的工程实践使用需求。此外，还可以结合实际的施工需求，灵活添加掺加料，从整体上提升再生骨料混凝土的使用性能。

4.2  需要科学确定混凝土配置比例

具体通过结合再生骨料混凝土拌制需求，结合实验室检测等来科学确定拌制配比，之后需要严格按照规定的混凝土拌制要求进行施工。

5  结语

综上所述，在实际工程应用中，如需生产循环周期较短的建筑构件，如预应力混凝土管桩、高架桥面板等，可选用纳米改性的高强再生骨料混凝土，其早期强度高，坍落度好，后期强度变化不大，完全能满足工程要求。而在对混凝土工作性能要求较高的场合，如自密实混凝土等，则可在高强再生混凝土中掺入一定量的化学降粘剂，以提高其施工性能。

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