宋亞明 馬 峰 龐千翔

（1.中交二公局第四工程有限公司，洛陽 471000；2.武漢理工大學(xué)交通學(xué)院，武漢 430063）

0 引言

近年來隨著道路改建、建筑物拆除，廢棄混凝土的處理量大幅增加，浪費(fèi)了大量經(jīng)濟(jì)、土地資源，因此廢棄混凝土的回收再利用越來越受到關(guān)注。

從細(xì)觀角度上來看，混凝土再生集料用于新拌混凝土的難度在于二者接觸面強(qiáng)度性能較差?；炷猎偕现饕腥N形式，包括舊混凝土塊以及表面有無舊混凝土的天然集料。因此接觸面有三種形式，本文選取兩種具有代表性的接觸面進(jìn)行研究，即新舊混凝土接觸面、舊天然集料與新拌混凝土接觸面。

1 新舊混凝土界面強(qiáng)度

新舊混凝土接觸面的研究主要集中于預(yù)制混凝土部件的聯(lián)結(jié)。從目前的研究資料來看，新舊混凝土接觸面的強(qiáng)度是顯著弱于新拌混凝土本身的強(qiáng)度。與新拌混凝土相比，新舊混凝土界面的軸心抗拉強(qiáng)度、劈拉強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度分別下降了16%～33%、25%～38%、47～53%、61.5%～82.87%[1-3]。綜上新舊混凝土接觸面的強(qiáng)度都較新拌混凝土有所下降，其中抗剪強(qiáng)度下降幅度最大。

新舊混凝土接觸面強(qiáng)度差，主要是二者凝結(jié)的不統(tǒng)一性而導(dǎo)致的粘結(jié)強(qiáng)度弱，以及細(xì)觀結(jié)構(gòu)上的材料分布不均[4]。根據(jù)界面過渡區(qū)理論，新舊混凝土界面強(qiáng)度的形成主要是通過界面過渡區(qū)中的水泥水化所生成的C-S-H 凝膠的搭接、黏附作用來實(shí)現(xiàn)。而新舊混凝土接觸面則只存在新拌混凝土的水化反應(yīng)，也就是只有新拌混凝土單方面水化生成C-S-H 凝膠，也就導(dǎo)致了二者接觸面的粘結(jié)強(qiáng)度不足[5]。

從受力情況來說，新舊混凝土接觸面最易受到剪切破壞，作為水泥穩(wěn)定碎石基層來講，剪切是其常見的受力形式。因此新舊混凝土界面的強(qiáng)度需要提高。

2 回收天然集料與新混凝土界面

回收天然集料其強(qiáng)度性能的影響則應(yīng)從兩方面來進(jìn)行研究。其一水泥水化反應(yīng)對天然集料表面的開口孔隙的修復(fù)、封堵作用，其二，水泥水化反應(yīng)過程中，化學(xué)離子對天然集料的侵蝕作用。

天然集料表面的開口孔隙是影響其強(qiáng)度性能的原因之一，過高的孔隙率不僅會(huì)導(dǎo)致吸水率的增大，導(dǎo)致水泥穩(wěn)定碎石基層的施工和易性，在缺水地區(qū)影響工程的進(jìn)展；同時(shí)也會(huì)降低天然集料本身的強(qiáng)度，影響其與新拌混凝土的粘結(jié)、摩阻作用。在水泥水化反應(yīng)所形成的的C-S-H 凝膠的修復(fù)、封堵作用下，集料表面的開口孔隙得以消除，從而提高了集料的路用性能。

在水泥水化反應(yīng)過程中，由于水的存在產(chǎn)生了大量的鈣、鋁、鈉、氯離子。化學(xué)離子與集料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致集料表面受到侵蝕。集料表面形成了多孔結(jié)構(gòu)，降低了集料的強(qiáng)度與結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

從現(xiàn)存的研究來看，通常認(rèn)為C-S-H 凝膠對集料表面孔隙的封堵作用效果要低于化學(xué)離子對集料表面的侵蝕作用效果。也就是說廢棄混凝土中回收天然集料的路用性能是有所降低的。

3 強(qiáng)化方法

現(xiàn)存的增強(qiáng)新舊混凝土接觸面強(qiáng)度性能的方法有多種。包括新拌混凝土使用高強(qiáng)度混凝土，對舊混凝土進(jìn)行鑿毛、鍵槽、露骨處理等等。這些處理辦法的效果是顯而易見的，但是對于廢棄混凝土再生集料的大規(guī)模應(yīng)用是不經(jīng)濟(jì)的。

針對廢棄混凝土再生集料應(yīng)用的特點(diǎn)，本文將從化學(xué)試劑處理等方面來進(jìn)行研究?；瘜W(xué)處理方法則包括水泥漿類界面劑、環(huán)氧類界面劑以及聚合物類界面劑[6]。其中環(huán)氧類界面劑與聚合物類界面劑價(jià)格高于水泥漿類界面劑，主要用于預(yù)制混凝土構(gòu)件的連接。從經(jīng)濟(jì)性來考慮，水泥混凝土再生集料用于水穩(wěn)碎石基層施工中，再生集料的用量較大，故采用水泥漿類界面劑進(jìn)行處理。

4 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

在此之前，還需要對再生集料的吸水率、壓碎值等路用性能進(jìn)行強(qiáng)化。本實(shí)驗(yàn)將再生集料浸泡于濃度為8%的硅酸鈉溶液5h，然后進(jìn)行通風(fēng)處晾干。處理之后再生集料的吸水率與壓碎值指標(biāo)如下表1 所示，再生集料級配見下表2。

表1 再生集料路用性能表

表2 再生集料級配表

新拌混凝土水泥等級選用C30；凈漿界面劑的水灰比W/C=0.38，水泥強(qiáng)度等級為C40；粉煤灰改性砂漿界面劑的水灰比為0.38，水泥強(qiáng)度等級為C40,粉煤灰級別為一級，粉煤灰質(zhì)量百分比為15%。

最大干密度與最佳含水量通過擊實(shí)試驗(yàn)來確定。水泥劑量分別取4%、5%、6%、7%四種比例，配置混合料。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，取水泥劑量為6%，最佳含水量為6%,最大干密度為2.338g/mm2。

按照以上再生集料級配以及水泥摻量分別制作3 組試件，試件尺寸為直徑150mm、高150mm 的圓柱體，每組試件為9 個(gè)。其中第一組為不加界面劑的試件，第二、三組分別在再生集料表面涂刷凈漿界面劑和粉煤灰改性砂漿界面劑，并測定7d 無側(cè)限抗壓強(qiáng)度以及飽水無側(cè)限抗壓強(qiáng)度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見下表3。

表3 水泥穩(wěn)定混凝土再生集料強(qiáng)度表

5 結(jié)語

（1）從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看凈漿界面劑和粉煤灰改性砂漿界面劑都可以提高水泥穩(wěn)定混凝土再生集料的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度。

（2）凈漿界面劑的強(qiáng)化作用要弱于粉煤灰改性砂漿界面劑。

（3）從再生集料的用途來看，用于高速公路及一級公路水泥穩(wěn)定混凝土再生集料基層的再生集料應(yīng)當(dāng)選擇粉煤灰改性砂漿界面劑進(jìn)行處理，而二級及二級以下公路，使用凈漿界面劑就能完全滿足強(qiáng)度需求。

（4）從7d 飽水無側(cè)限抗壓強(qiáng)度來看，水泥穩(wěn)定廢棄混凝土再生集料的強(qiáng)度性能在飽水后有所下降，但仍然滿足規(guī)范要求。而且以上兩種界面劑對其7d 飽水無側(cè)限抗壓強(qiáng)度也有所提高。