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1、建筑废弃物再生混凝土的微观分析 于洪强 刘清顺 冯博 曹婉 吉林省建筑科学研究设计院建材与节能检测研究所 摘 要： 本文利用碱激发效应, 在拌制再生混凝土过程中加入矿渣来调整其水化程度, 采用部分取代天然骨料的方式, 用建筑废弃物 (碎石) 作为混凝土的骨料, 通过调整骨料配比来制备力学性能优良的再生骨料混凝土。并检测其力学性能和对其微观界面进行分析, 得出不同取代率时, 再生混凝土的力学性能变化规律。关键词： 建筑废弃物; 再生混凝土; 筛分工艺; 作者简介：于洪强 (1985) , 男, 吉林省长春市人, 助理工程师, 从事建筑工程检测工作。收稿日期：2017-10-24Microanal
2、ysis of Recycled Concrete for Building WasteYU Hongqiang LIU Qingshun FENG Bo CAO Wan Institute of Building Materials and Energy Testing, Architectural Science Research and Design Institute of Jilin Province; Abstract： In this paper, alkali stimulation effect is used to add slag to adjust the degree
3、 of hydration during the process of mixing recycled aggregate concrete.Partially substituting natural aggregates, the construction waste (crushed stone) is used as the aggregate of concrete, by adjusting the ratio of aggregate to prepare excellent mechanical properties of recycled aggregate concrete
4、.The mechanical properties of the recycled concrete were tested and the microscopic interface was analyzed.The changing regularity of the mechanical properties of the recycled concrete with different substitution rates was obtained.Keyword： construction waste; recycled concrete; screening process; R
5、eceived： 2017-10-240 引言20 世纪以来, 随着我国城镇化、建筑行业迅速崛起, 附带着建筑垃圾也日益增多。近年来我国对建筑垃圾的处理方式大部分为露天堆放或填埋, 不仅污染了环境而且占用了大量的土地资源, 也增加了清理垃圾的费用1。建筑废弃物的处理备受关注, 作为一种再生资源, 如何在保证质量的前提下更好、更多地利用建筑废弃物是急待解决的问题。部分学者已对此做过逐步研究, 但在再生骨料新旧界面处承受外部载荷的能力不一致上还存在分歧, 同时在取代形式没有达成一致, 本文主要针对建筑废弃料碎石进行研究, 找到一个合适的工程应用配比, 为以后研究作为参考。1 试验过程1.1 原材料
6、(1) 水泥:采用吉林省亚泰集团生产的“鼎鹿”牌 PO.42.5 普通硅酸盐水泥;图 1 再生废弃料碎石 下载原图表 1 骨料物理性能 下载原表 (2) 骨料:建筑废弃物为经过筛分的碎石, 细骨料粒径为细度模数为 2.4 的天然砂, 粗骨料粒径为 10mm-15mm 的再生碎石;天然骨料碎石粒径为 10mm15mm;砂率为 34。(3) 水:普通自来水;(4) 聚羧酸高效减水剂;(5) 矿渣。1.2 试验仪器本试验采用的仪器有:YES-2000 压力试验机;SBY-60 标准恒温恒湿养护箱;DZ-2BC 型真空干燥箱, 扫描电镜 TM3030。1.3 试验方法骨料物理性质的检测依据 JGJ52
7、2006 ( (普通混凝土用砂、石质量及检测方法标准进行, 混凝土拌合物性能试验按照 GB/T500802002 ( (普通混凝土拌合物性能试验方法标准进行, 混凝土力学性能试验采用 GB/T500812002 ( (普通混凝土力学性能试验方法标准进行, 所有试件均进行标准养护, 温度202, 湿度 98%。(1) 将建筑废弃料 (碎石) 进行筛分粒径尺寸为 10mm15mm, 用表面处理剂预处理;(2) 采用部分取代的方式制备再生混凝土, 分别等量取代天然骨料的 0, 20%, 30%, 50%, 70%;(3) 按配合比分别制备 100mm100mm100mm 抗压试件各 3 块, 100
8、mm100mm400mm 抗折试件各 3 块。2 结果与讨论2.1 再生混凝土的力学性能再生骨料混凝土配合比为:c (水泥) :s (砂) :g (石) :m (矿渣) =1:0.9:2.1:0.2。减水剂为水泥掺量的 2%。废弃料的取代率对再生骨料混凝土强度的影响, 如图 2图 3 所示。由图 2图 3 可知, 在矿渣掺量为 5%前提下, 再生混凝土的抗压强度随着处理后的废弃料碎石的取代率增加而降低, 当取代率为 20%时, 抗压强度能达到素混凝土强度的 96%, 当取代率为 30%时, 再生混凝土的抗压强度是素混凝土抗压强度的 88%, 当取代率为 70%时, 再生混凝土抗压强度为素混凝土
9、抗压强度的65%。再生混凝土的抗折强度在取代率在 0-50%之间, 在生混凝土抗折强度能维持在素混凝土的 80%以上。图 2 再生混凝土强度随废弃料取代率变化图 下载原图图 3 再生混凝土抗折强度随废弃料取代率变化图 下载原图3 微观分析对再生混凝土的力学强度做分析得知, 再生骨料取代率在 70%以下, 再生骨料混凝土的抗压强度能达到素混凝土的 65%以上, 为了进一步分析其原因, 对其界面进行了微观分析, 如图 4图 5 所示。如图 4 所示, 再生骨料与胶凝材料之间的界面粘接强度不高, 水化产物较少, 图 5 所示, 在骨料表面生成大量的水化产物, 且填充在界面缝隙间。由于再生废弃料具有较
10、高的吸水率与吸水速度, 在再生骨料混凝土拌制的过程中, 在工作性能满足要求的前提下, 随着再生骨料的取代率增加的同时, 需水量逐渐增大, 用水量增大势必增加了过渡区的水膜厚度, 促使水胶比变大, 水泥熟料在水化过程中相应产生 C-S-H, 并伴随着产生大量的游离的 Ca (OH) 2, 在骨料与胶凝石界面处形成大量晶形较大的产物, 削弱了界面处的粘接强度, 同时再生骨料混凝土中骨料表面的预处理程度对强度有直接影响, 再生骨料孔隙率比较高, 在承受轴向力时容易形成应力集中, 在养护过程中出现体积倒缩现象2, 再生骨料的取代率越高, 现象越明显。在水泥熟料水化的过程中, 建筑废弃料表面附着的砂浆,
11、 由于吸水率高能很快被湿润, 吸附的新的水泥颗粒也能填补破碎和研磨带来的缺陷, 在掺加矿渣后也能加速界面区的水化, 形成增加致密的钙矾石等物质, 增强水泥石-再生骨料界面的粘结力。建筑废弃料碎石在破碎处理的过程中形成大量的缺陷和纹理的粗糙面, 提升了再生骨料混凝土的强度, 矿渣在碱的激发下, 在再生骨料表面生成大量钙矾石和 C-S-H 凝胶, 将废弃骨料与天然骨料颗粒紧密连接在一起并形成空间网络结构3。随后矿渣不断水化产生的 C-S-H 凝胶和钙矾石不断填充在网络的孔隙中, 最终包裹废弃混凝土颗粒并使浆体愈发致密, 强度得到不断发展。图 4 再生混凝土 3d SEM 图 下载原图图 5 再生混
12、凝土 28d SEM 图 下载原图4 结语(1) 利用建筑碎石部分取代的方式制备再生混凝土, 随着取代率的增加, 抗压抗折强度都有下降趋势, 再生骨料的取代率在 50%以下时, 再生混凝土的抗压强度能达到素混凝土的 80%。(2) 再生混凝土拌制过程中加入矿渣, 在碱性环境中, 矿渣不断水化产生的 C-S-H 凝胶和钙矾石填充在再生混凝土的孔隙中, 最终包裹废弃混凝土颗粒并使浆体愈发致密, 大大提高了混凝土的强度。参考文献1陈宗平, 陈宇良, 姚侃.再生混凝土三轴受压力学性能试验及其影响因素J.建筑结构学报, 2014, 35 (12) :72-81. 2陈宗平, 徐金俊, 郑华海, 苏益声, 薛建阳, 李军涛.再生混凝土基本力学性能试验及应力应变本构关系J.建筑材料学报, 2013, 16 (1) :24-32. 3肖建庄, 许向东, 范玉辉.再生混凝土收缩徐变试验及徐变神经网络预测J.建筑材料学报, 2013, 16 (5) :752-757.
