, 詹炳根2, 李天艳1

０ 前言 再生集料混凝土简称再生混凝土， 是指将废弃混
凝土块经过破碎、清洗、分级后， 按一定比例 而级配成 的再生混凝土集料， 部分或全部代替砂石等天然集料 （ 主要是粗集料） 配制而成的混凝土［１］。由于再生集料表 面粗糙、棱角较多， 且表面包裹着相当数量的水泥砂浆 （ 水泥砂浆孔隙大、吸水率高） ， 再加上混凝土块在解 体、破碎过程中由于损伤累积， 内 部存在大量微裂缝， 这些因素都使其吸水率和吸水速率增大， 这对配制混 凝土是不利的， 因此， 拌制的再生混凝土的工作性能、 力学性能、耐久性能等综合性能也较差［１￣２］。
天 然 集 料 石 灰 石 碎 石 ， 粒 径 为 ５￣２５ｍｍ； 砂 ， 细 度模数为 ２．６￣２．８。
超塑化剂 聚羧酸盐高效减 水 剂 （ ＷＲ） ， 为 中 性 ， 固含量 ３０％， 体积密度 １．１３ｇ／ｍＬ。
再生粗集 料 （ ＲＣＡ） 废 混 凝 土 集 料 ， 为 旧 建 筑 物 上拆下来的废混凝土碎块。经人工破碎后筛分而成， 粒 径为 ５￣４０ｍｍ， 级配良好， 其基本性能见表 ２。
摘 要： 由于再生集料本身具有一些天然缺陷， 导致再生集料配制的混凝土综合性能较同级配普通混凝土差。而掺入矿渣、粉 煤灰等活性掺合料则可以改善普通混凝土的物理力学性能和耐久性能， 因此， 本课题在采用再生粗集料以不同比例取代天然集料 的同时， 用矿渣、粉煤灰等活性掺合料等量取代水泥， 研究掺活性掺合料再生混凝土的力学 性能 和耐 久性 能。实验 结果 表明 ， 随再 生集料用量的增加， 混凝土的物理力学性能和耐久性能有所下降， 但掺加一定量的活性掺合料可以明显改善再生混凝土的耐久性 能。采用合适掺量的矿渣， 可以配制出坍落度为 １８０ｍｍ、２８ｄ 抗压强度达 ５０ＭＰａ 以上、各种耐久性能指标均达到基准混凝土技术指 标的再生集料混凝土。
－ ２－
抗压强度／ＭＰａ
矿渣 ０％
５５
矿渣 ２０％
矿渣 ３０％
５０
矿渣 ４０％
４５
４０
３５
３０ ０ ２０ ４０ ６０ ８０ １００
再 生 粗 集 料 取 代 率 ／％
图 ２ 矿渣再生混凝土的抗压强度（ ７ｄ）
６５
矿渣 ０％
矿渣 ２０％
６０
矿渣 ３０％ 矿渣 ４０％
５５
５０
４５
４０ ０ ２０ ４０ ６０ ８０ １００ 再 生 粗 集 料 取 代 率 ／％
混凝土气渗试验按照 ＲＩＬＥＭ．ＴＣ．１１６－ ＰＣＤ 步骤进 行。每组两块， 直径为 １５０ｍｍ、高度为 ５０ｍｍ 的圆柱体 试件。成型后在 ２０℃的室内静养， 并尽量减少试块与 外界环境的水分交换。经自然养护 ２８ｄ 后， 在 １０５℃± ５℃的烘箱内烘干后取出， 立即将试块密封保存。采用 氮气作为渗透气体。渗透压力分别为 １５０ｋＰａ、２００ｋＰａ、 ３００ｋＰａ（ 绝对压力） 。计算各压力下的 Ｋ 值， 取平均值 即得各配比混凝土的渗透系数 Ｋ。
力学性能试验方法》进行。试块均为 １００ｍｍ×１００ｍｍ× １００ｍｍ 的立方体， 标准养护后分 别测试 ７ｄ、２８ｄ 抗压
－ １－
２００６年第 １ 期
混凝土与水泥制品
总第 １４７ 期
强度。 坍落度试验按照 ＧＢ／Ｔ５００８０－ ２００２《普通混凝土拌
合 物 性 能 试 验 方 法 》进 行 。 碳化实验按照 ＧＢＪ８２－ ８５《普通混凝土长期性能和
有害气体或液体渗入混凝土内部后， 将与混凝土 组分发生一系列的物理化学和力学作用， 导致混凝土 破坏， 因此， 抗气体渗透性能是提高和保证混凝土耐久 性 首 先 要 控 制 的 主 要 性 能［６￣７］。 ２．３．１ 再生粗集料对混凝土气渗性能影响
气渗试验结果见图 ４。试验结果表明， 随着再生集 料掺量的增加， 再生混凝土的气渗系数急剧增加， 抗气 渗性能变差。未加入掺合料时， 再生粗集料量为 ０％的
孙家瑛， 孙 浩， 王培铭
活性掺合料对再生混凝土耐久性的影响
气 渗 系 数 ／×１０－ １６·ｍ２ 碳化深度／ｍｍ
再生混凝土的气渗系数为 １０．６×１０－１６ｍ２， 而加入 ６０％再 生 粗 集 料 的 再 生 混 凝 土 的 气 渗 系 数 达 到 ２０．７３×１０－１６ ｍ２， 气渗系数增加了 １ 倍， 抗气渗性大幅度下降。主要 原因是与天然粗集料相比， 再生粗集料不仅表面粗糙、 棱角较多， 且集料表面还包裹着相当数量的水泥砂浆， 再加上混凝土块在解体、破碎过程中由于损伤累积， 内 部存在大量微裂纹， 这样， 再生混凝土孔隙率大， 集料－ 浆体的界面结构更为复杂， 界面数量更多。而混凝土中 水泥浆体与集料间的界面区是混凝土最薄弱的一个环 节， 常常成为渗透途径， 因而抗气渗性必然下降。
坍落度／ｍｍ
２５０
矿渣 ０％
矿渣 ２０％
２００
矿渣 ３０％
矿渣 ４０％
１５０
１００
５０
０ ０
２０ ４０ ６０ ８０ １００ 再 生 粗 集 料 取 代 率 ／％
图 １ 矿渣再生混凝土的坍落度
２．２ 再生混凝土强度 采用再生粗集料取代天然粗集料的矿渣再生混凝
土， 经标准养护 ７ｄ、２８ｄ 后的抗压强度试验测试结果见 图 ２、图 ３。
而活性掺合料等量取代水泥不仅具有较好的经济 效益， 而且还能显著地改善、提高混凝土的抗腐蚀能力 和 耐 久 性［４］。本 文 采 用 再 生 粗 集 料 以 不 同 比 例 取 代 部 分 天然集料的同时， 用矿渣、钢渣 和 粉 煤 灰 等 活 性 掺 合 料等量置换水泥， 研究再生混凝土的物理力学性能和 耐久性能。 １ 试验原材料及试验方法 １．１ 原材料
实 验 用 基 本 配 合 比 为 水 泥 ４５０ｋｇ／ｍ３、 砂 ７４３ ｋｇ／ ｍ３、碎石 １０２７ ｋｇ／ｍ３、水 １８０ ｋｇ／ｍ３、减水剂 １．８ ｋｇ／ｍ３。 ２ 结果与讨论 ２．１ 再生混凝土工作性能
再生混凝土坍落度试验结果见图 １。由图 １ 可见， 随着再生粗集料取代率的增加， 再生混凝土的坍落度 呈明显下降趋势， 这是由于再生集料表面粗糙、孔隙 多、吸水率大， 在混凝土拌制过 程中， 再生集料要吸收 部分水分， 使实际拌合水减少， 故再生混凝土流动性 差、坍落度变小。当采用矿渣取代水泥后， 再生混凝土 的坍落度得到较好的改善， 可以看出在再生粗集料取 代率相同时， 再生混凝土的坍落度随着矿渣掺量的增 加， 有一定程度的提高。例如再生粗集料取代率为 ４０％ 时 ， 未 掺 矿 渣 的 混 凝 土 坍 落 度 为 １６０ｍｍ， 矿 渣 掺 量 为 ４０％的混凝土坍落度为 １８５ｍｍ， 提高幅度达 １７％。
表 ２ 再生粗集料的基本性能
粒径 表观密度
吸 水 率／％
压碎 针片状
／ｍｍ ／（ｇ／ｃｍ３） １０ｍｉｎ ３０ｍｉｎ １ｈ ２４ｈ ４８ｈ 值／％ 含量／％
５￣４０ ２．５３ ３．７ ３．９ ４．３ ４．８ ４．９ １７．６ ６．０
１．２ 试验方法 抗压强度试验按照 ＧＢ／Ｔ５００８１－ ２００２《普通混凝土
图 ２ 矿渣再生混凝土的抗压强度（ ２８ｄ）
抗压强度／ＭＰａ
实验结果表明， 随再生集料取代率由 ０％开始提 升， 混凝土强度有一定程度的提高， 然而， 当再生集料 取代率达到一定数值后， 再生混凝土强度有下降趋势， 但下降幅度较小， 并且当取代率为 ２０％和 ６０％时， 强度 非但没有下降， 而有一定程度的提高。原因主要在于再 生集料表面粗糙， 棱角较多， 有较好的粘结面和较高的 界面粘结强度； 同时， 再生集料吸水率大， 使混凝土的 真实水灰比下降， 从而使再生混凝土强度有一定程度 的提高。另外， 当掺加矿渣后， 混凝土的 ７ｄ 抗压强度明 显降低， 这是由于矿渣的活性较低， 水化速度慢， 于是 随着水泥量的减少， 矿渣再生混凝土早期强度明显降 低 。但 是 随 着 养 护 龄 期 的 增 长 ， 水 泥 水 化 产 生 的 Ｃａ （ＯＨ）２ 不断与矿渣发生火山灰反应。这样， 一方面可增 加 Ｃ－ Ｓ－ Ｈ 凝胶的含量， 另 一 方 面 可 减 少 界 面 过 渡 区 Ｃａ（ＯＨ）２ 晶体的量［５］， 从而使得混凝土结构更加密实， 因 此矿渣再生混凝土 ２８ｄ 抗压强度增长迅速， 与未加矿 渣的再生混凝土 ２８ｄ 抗压强度的差距减小。当再生集 料取代率为 ８０％， 矿渣掺量为 ４０％时， 矿渣再生混凝土 ２８ｄ 抗压强度甚至超过了未加矿渣的再生混凝土抗压 强度， 达到了 ５７．５ＭＰａ。 ２．３ 再生混凝土的气渗性能
２００６年第 １ 期 ２月
混凝土与水泥制品 ＣＨＩＮＡ ＣＯＮＣＲＥＴＥ ＡＮＤ ＣＥＭＥＮＴ ＰＲＯＤＵＣＴＳ
２００的影响
孙家瑛 １， 孙 浩 ２， 王培铭 ２ （ １．上海市市政工程研究院， ２０００３１； ２．同济大学， 上海 ２０００９２）
关键词： 再生集料； 活性掺合料； 力学性能； 耐久性能 Ａｂｓｔｒ ａｃｔ： Ｉｔ ｉｓ ｓｔｕｄｉｅｄ ｔｏ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ａｎｄ ｄｕｒａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ Ｒｅｃｙｃｌｅｄ Ａｇｇｒｅｇａｔｅ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｗｉｔｈ ａｄｄｉｔｉｏｎ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｍｉｎｅｒａｌ ａｄ－ ｍｉｘｔｕｒｅｓ ｆｏｒ ｒｅｐｌａｃｉｎｇ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ｃｅｍｅｎｔ， ａｎｄ ａｔ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｔｉｍｅ ｔｈｅ ｎａｔｕｒａｌ ａｇｇｒｅｇａｔｅ ｉｓ ｒｅｐｌａｃｅｄ ｂｙ ｒｅｃｙｃｌｅｄ ａｇｇｒｅｇａｔｅ ｉｎ ｄｉｆｆｅｒ－ ｅｎｔ ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｗｉｔｈ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｏｆ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ｏｆ ｒｅｃｙｃｌｅｄ ａｇｇｒｅｇａｔｅ ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ａｎｄ ｄｕｒａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ａｒｅ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｉｎ ａ ｌｉｔｔｌｅ， ｂｕｔ ｗｈｅｎ ａｄｄｉｔｉｏｎ ｏｆ ｃｅｒｔａｉｎ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ｍｉｎｅｒａｌ ａｄｍｉｘｔｕｒｅ ｔｈｅ ｄｕｒａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ Ｒｅｃｙｃｌｅｄ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｃａｎ ｂｅ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｏｂｖｉｏｕｓｅｌｙ． Ａｎｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｏｆ ａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ｓｌａｇ， ａ ｒｅｃｙｃｌｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｗｉｔｈ ｓｌｕｍｐ ｏｆ １８０ｍｍ， ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｒｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ ５０ＭＰａ ａｔ ｔｈｅ ２８ｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｒｉｔｅｒｉｏｎｓ ｆｏｒ ｄｕｒａｂｉｌｉｔｙ ａｒｅ ａｌｌ ｒｅａｃｈｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｆｏｒ ｒｅｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｃａｎ ｂｅ ｐｒｏｄｕｃｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒ ｄｓ： Ｒｅｃｙｃｌｅｄ ａｇｇｒｅｇａｔｅ； Ｒｅａｃｔｉｖｅ （ｍｉｎｅｒａｌ） ａｄｍｉｘｔｕｒｅ； Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ； Ｄｕｒａｂｉｌｉｔｙ 中图分类号： ＴＵ５２８ 文献标识码： Ａ 文章编号： １０００－ ４６３７（ ２００６） ０１－ ０１－ ０４