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建筑垃圾再生骨料在混凝土中的应用
摘 要:随着城市化进程的加快,建筑垃圾排放量逐年攀升,对生态环境造成严重压力,同时天然骨料资源短缺问题日益凸显。建筑垃圾再生骨料作为天然骨料的替代材料应用于混凝土生产,成为解决资源浪费与环境问题的有效途径。本文阐述了建筑垃圾再生骨料的基本特性,分析了其对混凝土工作性能、力学性能及耐久性的影响,探讨了再生骨料混凝土的制备关键技术,最后对其应用前景进行展望,为建筑垃圾再生骨料在混凝土中的推广应用提供理论参考。
关键词:建筑垃圾;再生骨料;混凝土;性能影响
引言
城市化建设快速推进催生大量老旧建筑拆建工程,建筑垃圾已成为城市固体废弃物主要组成部分。传统填埋、堆放的处理方式,不仅占用大量土地资源,还易引发土壤、水体及大气污染等环境问题。混凝土生产对天然骨料需求攀升,过度开采加剧生态破坏。建筑垃圾再生利用因此备受关注,经破碎、筛分制成再生骨料应用于混凝土,既能实现减量化、资源化利用,又能缓解天然骨料短缺困境,本文针对其应用相关问题展开探讨,为工程推广提供理论支撑。
一、建筑垃圾再生骨料的基本特性
建筑垃圾再生骨料是将建筑垃圾中混凝土块、砖石等硬质组分,经破碎、筛分、清洗等工艺处理后,符合相关标准的骨料。相较于天然骨料,其特性差异显著,直接影响在混凝土中的应用效果,具体体现在三方面。
物理性能上,再生骨料表观密度与堆积密度更低,源于表面附着未剥离的水泥砂浆且内部孔隙较多;吸水率远高于天然骨料,因表面水泥砂浆层质地疏松、孔隙发达;颗粒形状不规则、表面粗糙度大,该特性对混凝土工作性能有不利影响,但也能改善骨料与水泥浆体的粘结性,对力学性能产生积极作用。
化学性能上,再生骨料主成分为硅酸盐类物质,与天然骨料类似,可与水泥浆体发生水化反应。但表面水泥砂浆中未水化的水泥熟料会继续水化,影响混凝土结构致密性;少量泥土、有机物等杂质,会降低骨料与水泥浆体的粘结强度,进而影响混凝土整体性能。
力学性能上,再生骨料压碎指标更高、强度更低,因其内部存在大量微裂缝,这类裂缝源于建筑垃圾构件使用及拆除过程的损伤,加工中难以彻底消除,受力时易引发骨料破坏,影响再生骨料混凝土力学性能。
二、建筑垃圾再生骨料对混凝土性能的影响
(一)对工作性能的影响
混凝土的工作性能主要包括流动性、黏聚性和保水性等,是衡量混凝土施工难易程度的重要指标。再生骨料对混凝土工作性能的影响主要体现在流动性的降低。由于再生骨料吸水率高,在混凝土搅拌过程中,会吸收大量的拌合水,导致用于润滑骨料表面的自由水分减少,从而使混凝土的坍落度显著下降。再生骨料表面粗糙、颗粒形状不规则,增加了骨料之间的摩擦力,进一步降低了混凝土的流动性。再生骨料的级配通常较差,若未进行合理调整,会导致混凝土的黏聚性和保水性变差,易出现离析、泌水等现象。
(二)对力学性能的影响
混凝土力学性能是其核心性能,主要包括抗压、抗拉、抗折强度等。再生骨料混凝土力学性能受再生骨料强度、取代率及骨料与水泥浆体粘结强度等因素影响,总体随再生骨料掺入呈下降趋势。因再生骨料自身强度低,且表面水泥砂浆层与骨料本体存在界面过渡区,导致其与新水泥浆体粘结强度低于天然骨料,降低混凝土整体承载能力,取代率越高,强度指标下降越明显。合理控制取代率、改善骨料级配、掺入矿物掺合料等可缓解强度下降,满足不同工程力学要求[1]。
(三)对耐久性的影响
混凝土耐久性是指其在使用环境中抵抗各类破坏因素、保持原有性能的能力,主要涵盖抗渗性、抗冻性、抗碳化性、抗氯离子渗透性等。再生骨料混凝土耐久性普遍低于普通混凝土,核心原因是再生骨料内部及表面存在大量孔隙与微裂缝,形成水分、有害离子的渗透通道,加速混凝土老化破坏。抗渗性上,其渗透系数更大,水分易侵入;抗冻性上,孔隙水结冰膨胀致内部应力,反复冻融引发裂缝剥落;抗碳化与抗氯离子渗透方面,有害介质渗透加快,会加速钢筋锈蚀,缩短结构使用寿命。
三、建筑垃圾再生骨料混凝土的制备关键技术
(一)再生骨料的预处理
再生骨料的预处理是提升再生骨料质量的基础环节,主要目的是去除杂质、改善骨料性能。需要对建筑垃圾进行分拣,去除其中的木材、塑料、钢筋等杂质,避免这些杂质影响混凝土的性能。通过破碎、筛分工艺获得不同粒径规格的再生骨料,优化骨料级配,提高骨料的堆积密度。对于表面附着的水泥砂浆,可采用机械打磨、高压水冲洗等方式进行剥离,降低再生骨料的吸水率,提高其表面洁净度[2]。
(二)配合比设计优化
再生骨料混凝土的配合比设计需在普通混凝土配合比设计的基础上,结合再生骨料的特性进行调整。由于再生骨料吸水率高,在配合比设计中需要考虑附加用水量,以补偿骨料吸收的水分,保证混凝土的流动性。应合理控制再生骨料的取代率,根据工程对混凝土性能的要求,选择合适的取代比例。对于强度要求较低的混凝土构件,可采用较高的取代率;对于强度要求较高的构件,则应降低取代率。需要优化水泥用量、水胶比等参数,通过调整这些参数来平衡混凝土的工作性能、力学性能和经济性,确保再生骨料混凝土在满足使用要求的前提下,实现资源节约和成本降低。
(三)外加剂与矿物掺合料的选用
外加剂是改善再生骨料混凝土工作性能的有效手段。针对其流动性差的问题,选用高效减水剂可减少拌合水用量,提升流动性,改善黏聚性与保水性,减少离析、泌水;还可按需掺入引气剂、缓凝剂,提升抗冻性、调节凝结时间。
矿物掺合料主要用于提升再生骨料混凝土力学性能与耐久性,常用粉煤灰、矿渣粉、硅灰等。这类掺合料可发挥火山灰效应与填充效应,和水泥水化产物反应生成稳定产物,填充内部孔隙裂缝,提高结构致密性,改善骨料与水泥浆体界面过渡区,增强界面粘结强度,提升抗压、抗渗、抗冻等性能,选用时需结合性能特点与工程要求确定掺量。
四、建筑垃圾再生骨料在混凝土中应用的前景展望
建筑垃圾再生骨料在混凝土中的应用兼具显著环境与经济效益,契合绿色发展理念,应用前景广阔。环境效益上,其实现了建筑垃圾资源化利用,减少填埋堆放造成的污染,降低天然骨料开采需求,助力生态保护与循环经济发展。经济效益上,再生骨料生产成本低于天然骨料,可降低混凝土原材料成本与建筑垃圾处理费用,节约工程投资。
目前,再生骨料混凝土已应用于道路基层、小型构件、非承重结构等领域,但在承重结构、高耐久性工程中应用受限。随着再生骨料制备及改性技术进步,其性能将持续优化,加之国家相关政策与标准的完善,未来再生骨料混凝土将拓展更多应用场景,成为建筑行业绿色转型的重要支撑材料[3]。
结语
建筑垃圾再生骨料在混凝土中的应用,是解决建筑垃圾污染与天然骨料短缺的有效途径,具有重要现实意义。再生骨料特性会对混凝土工作、力学及耐久性能产生不利影响,而通过预处理、优化配合比、选用外加剂与矿物掺合料等技术措施,可有效改善再生骨料混凝土性能。相关应用虽存在诸多挑战,但技术进步与政策支持将推动其应用范围持续拓展。需加强再生骨料改性技术与再生骨料混凝土长期性能研究,完善标准体系,助力建筑行业绿色可持续发展。
参考文献
[1]韩沙桐,章睿.绿色混凝土中建筑垃圾再生骨料的应用与推广[J].散装水泥,2023,(05): 11-13+16 .
[2]王婧.建筑垃圾再生骨料对再生混凝土性能的影响 [J]. 江苏建材,2024(2):22-24.
[3]韩沙桐,章睿.绿色混凝土中建筑垃圾再生骨料的应用与推广[J].散装水泥,2023(5):11-13.
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