再生混凝土抗渗性试验研究

(郑州大学 水利与环境学院，河南 郑州 450002)
摘 要：文章 在分析再生混凝土产生渗透原因的基础上，指出用相对渗透系数评价再生混凝土要比 抗渗标号更加合理，并给出了相对渗透系数的测定方法，并在大量试验的基础上对影响再生 混凝土的因素进行了详细分析，得出了各因素对再生混凝土抗渗性的影响规律。
关键词：再生混凝土；抗渗性；渗透系数；试验研究
中图分类号：TU528.32  文献标识码：A  文章编号： 1007—6921(2009)11—0128—02

再生混凝土就是把废弃混凝土块经过破碎、清洗、分级并按一定比例混合后形成的骨料代替 天然骨料所浇注的混凝土(RECYCLED CONCRETE).再生混凝土目前已可以在许多非承重结构 中使用。
1 再生混凝土渗透原因及渗透性能的评价
1.1 再生混凝土渗透原因分析

再生混凝土是压力水经混凝土内的贯穿毛细孔由一个方向向另一个方向移动造成的从微观结 构上看，再生混凝土是一种非均质的多孔结构，其体内分布有许多大小不同的微细孔隙。由 于再生骨料表面包裹着相当数量的水泥砂浆，表面粗糙，棱角较多，由于水泥砂浆孔隙率大 ，吸水率高，再加上混凝土块在解体、破碎过程中由于损伤积累使再生骨料内部存在大量微 裂纹，从而导致再生骨料的密度和表观密度比普通骨料低，吸水率高和吸水速率快，同时， 再生骨料密度、表观密度、吸水率等物理特性，与母体混凝土(即废弃混凝土)的强度等级 、配比、使用时间、使用环境及地域等因素有关，因而它很容易渗水。
1.2 再生混凝土抗渗性能的评价指标

目前，我国对普通混凝土抗渗性能评定的指标采用抗渗等级。取上口直径为175mm，下口直 径为185mm，高为150mm圆台形试块，1组6个，从试块底部加0.2MPa水压力开始试验，每隔8h增加0.1MPa，直至6个试件中有3个被压力水穿透，停止试验，以每组6个试件中4个未发现有 渗水现象时的最大水压成为混凝土的抗渗标号，抗渗标号按下式计算：
P=10H-1
式中：P——混凝土抗渗标号；

H——第三个试件顶面开始有渗水时的水压力(MPa)。

抗渗等级的测定方法简单直观，但是再生混凝土的抗渗性要远低于普通混凝土，如果采 用抗渗等级的评定指标，相同抗渗等级再生混凝土的抗渗性仍有很大差别，因而抗渗等级不 能准确反映再生混凝土的实际抗渗能力。对于再生混凝土采用相对渗透系数评定其抗渗性要 远比抗渗等级更合理一些。相对渗透系数的测定一般采用上口直径175mm，下口直径185mm， 高150mm的圆台形试块，1组6个，在固定压力下恒定一定时间，测出渗水高度，根据渗水高 度及吸水率来得到相对渗透系数。
2 再生混凝土相对渗透系数的测定
2.1 试验所用原材料

水泥采用孟电普通硅酸盐42.5强度等级水泥，天然粗骨料为5～25mm连续级配碎石，再生粗 骨料采用郑州大学结构实验室废弃混凝土经粉碎过级后而成，砂子采用中粗砂，含泥量3.4% ，细度模数3.2，粉煤灰采用郑州某电厂二级粉煤灰。
2.2 再生混凝土吸水率的测定

在相对渗透系数的计算中需要用到再生混凝土的吸水率，因而在试验前需先测出再生混凝 土的吸水率，测试吸水率的试块采用边长为100mm的立方体试块，3块为1组，将达到28d龄期 的试块从养护室中取出，在101型电热鼓风干燥箱内进行干燥，干燥的温度在100℃以上 ，干燥的时间为15h，在干燥容器中冷却至常温后，在电子秤上称出其干燥状态下的质量为M ₁，然后将试块在CXK型陶瓷吸水率真空装置中进行抽气，浸泡5h达到饱和后将试块取出， 用拧干的湿布擦掉试块表面的水，称出试块吸水后的质量M₂，则吸水率a的计算表达式为 ：
a=(M₂-M₁)/M₁×100% 

试验结果取三个试块吸水率的平均值作为该组再生混凝土的吸水率。
2.3 再生混凝土相对渗透系数的测定

再生混凝土相对渗透系数测定的试验仪器为高精度抗渗仪，采用一次加压法测定，浇筑 后一天将试样的顶底面用钢丝刷刷毛，以消除可能影响试件透水性的水泥浆膜。抗渗试样达 到28d龄期后，从养护室中取出，将侧面清擦干净，然后在试件侧面均匀刮涂一层厚约1～ 2mm密封材料(水泥加黄油其用量比为2.5∶1)套上试膜套筒将试样压入，使试样和套筒平齐 ，将试件连同套筒安装与抗渗仪上。将抗渗压力一次加压到0.6和0.8MPa，同时开始记录时 间，在此压力下恒压6h，然后卸压，从试膜套筒中取出试件，用压力机将试件劈开，量出平均 渗水高度。如果在恒压过程中有试件端面出现渗水即停止试验，并记下时间，此时试件渗水 高度即为试件的高度15cm，相对渗透系数的计算式为：
 K=a D²/(2×TH) 

式中：K为相对渗透系数，cm/s。D为平均渗水高度，cm。H为水压力，以水柱高度表示，cm 。T为恒压时间，_^s；a为再生混凝土的吸水率。
3 再生混凝土抗渗性的影响因素
3.1 配合比对再生混凝土抗渗性的影响

水灰比是再生混凝土配合比设计中一重要参数，也是影响再生混凝土抗渗性的重要因素，再 生骨料的吸收作用是原生集料吸收作用的2倍，每批伴料的差异很大，因而很难控制水灰比 ，新拌混凝土和易性也是一个值得注意的问题，基于自由水基础上的配合比设计方法，采用 预湿水法浇注再生混凝土，在搅拌前就使再生粗骨料达到饱和面干状态，拌合用水量只包含 自由水这一部分。本文试验混凝土标号为C25。鉴于目前再生混凝土还没有统一配合比设计 规范，本文采用天然骨料混凝土配合比设计方法，试验结果表明这种操作是可行的，强度能 达到设计强度值。再生混凝土拌合物的水灰比对硬化后的混凝土的孔隙率大小、数量起决定 作用，直接影响混凝土的抗渗性。水灰比过大，则多余水份全在再生混凝土硬化过程中逐渐 蒸发出来，使再生混凝土内部形成空隙和毛细管通道，降低再生混凝土的抗渗性；反之，水 灰比过小，使再生混凝土拌合物工作性变差。随着水灰比的增大，再生混凝土的孔隙率增大 ，相对渗透系数也增大，抗渗性能降低。因此在满足施工要求前提下尽可能用较小的水灰比 。
3.2 再生混凝土对再生混凝土抗渗性的影响

再生骨料，表面粗糙，棱角较多，并且骨料表面还包裹着相当数量的水泥砂浆(水泥砂浆 孔隙率大，吸水率高)，再加上混凝土块在解体破碎过程中由于损伤积累使再生骨料内部存 在大量微裂纹，这些都使再生骨料的吸水率和吸水速度增大，对混凝土抗渗性能不利，见表 1。

3.3 水泥用量对再生混凝土抗渗性的影响

由于再生混凝土砂率比较大，如果水泥用量过小，水泥就难以完全包裹砂子表面，从而 会造成再生混凝土不密实，既降低了拌合物的粘结力，又会因砂粒间起阻止作用的水泥厚度 过薄，导致抗渗能力降低。反之，如水泥量过大，导致硬化后收缩性大使抗渗能力下降而且 会使再生混凝土的造价增加。随着水泥量的增加，再生混凝土的渗透系数减小，抗渗性增加 。
3.4 砂率对再生混凝土抗渗性的影响

再生混凝土的砂率也比较高，因为砂子除了要求填粗骨料空隙并包裹粗骨料外，还必须有一 定厚度的砂浆保护层，将粗骨料充分隔开，切断当混凝土硬化后内部沿粗骨料表面形成连通 的毛细渗水管道提高抗渗性，但砂率过大会增加增大收缩，反而不利于再生混凝土的抗渗性 ，砂率一般为35%～45%。
3.5 粉煤灰对再生混凝土抗渗性的影响

再生混凝土中掺入磨细粉煤灰对抗渗性有明显的改善作用。因为粉煤灰的活性成分与硅酸盐 水泥水化时析出的大量氢氧化钙结合生成比较稳定的硅酸钙水化物，这种水化物不仅有助于 混凝土后期强度的增长，而且由于水化物在反应过程中体积膨胀，使混凝土结构结合更加密 实，增加了阻水作用，从而使混凝土的抗渗性能得到改善。试验表明用粉煤灰取代水泥用量 的20%可明显降低再生混凝土的相对渗透系数，见表2。

4 结论

再生混凝土的渗透主要是由其内部的毛细孔引起的，因而提高抗渗性的关键就是封闭这些毛 细孔水在混凝土内难以通过。本文在试验的基础上，通过对再生混凝土的试验及其影响因素 的分析，得出如下结论：为了得到抗渗性能好的再生混凝土，应尽量用小的水灰比，控制水 泥用量和砂率，掺入适量的粉煤灰可明显改善其渗透性，同时还要控制施工质量，由于受试 验条件的限制欠考虑之处有待进一步研究,但是再生混凝土每立方价格较普通混凝土要少10  %～15 %左右 ,经济效益还是相当可观的。因此再生混凝土不仅增加了经济效益 ,而且增加 了可观的环境效益和社会效益 ,是我国目前所提倡的建设节约型社会的良好体现 ,也是对循 环经济建设的一种启示和推动。
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