В последние годы утилизация строительных отходов является горячей темой для исследований учеными. Среди всех строительных отходов, основным является мусорный бетон. Например, ЕС, США и Япониия производят около 900 млн. тонн в год.
В этой ситуации дробление отходов бетона в рециклированный бетон и затем производство нового бетона может стать эффективным способом сокращения и переработки большого количества строительного мусора.
За последние годы было проведено множество исследований поведения бетона, содержащего крупные куски рециклированного бетона, как при нормальных, так и при высоких температурах. Влияние крупного заполнителя на материал и структурные свойства бетона достаточно хорошо изучены. Некоторые страны уже представили рекомендации по использованию рециклированного бетона на практике.
Помимо использования в бетоне крупного рециклированного бетона, мелкий РБ (<5 мм), полученный при дроблении отходов бетона, может также использоваться в дальнейшем, учитывая острую нехватку мелких природных заполнителей.
По оценкам, в Китае ежегодно добывается около 2,6 млрд. м3 речного песка, что приводит к серьезным экологическим проблемам, таким как усиление береговой эрозии и изменение режима речного стока.
Но по сравнению с исследованиями по использованию крупных РБ в бетоне, исследований по использованию мелких РБ все еще недостаточно.
Прочность бетона снижается при использовании мелкозернистого РБ, что может быть вызвано наличием остатков раствора, который делает бетон более пористым и менее плотным. Однако некоторые исследователи пришли к выводу, что использование до 50% мелкозерниствых РБ не оказывает влияния на прочность бетона.
При одновременном включении в бетон высококачественных крупных и мелких РБ, качества бетона не ухудшаются и остаются на том же уровне, как и в обычном бетоне.
Но на данный момент, не проводилось никаких исследований прочности такого смешанного бетона (содержащего как крупные, так и мелкие РБ) после воздействия высоких температур. Это не дает возможности оценить стойкость бетонных конструкций, подвергшихся пожару.
При использовании старого раствора, мелкий РБ имеет меньшую плотность и большее водопоглощение, чем мелкий природный заполнитель. И эти изменения могут повлиять на характеристики бетона при воздействии огня. Следовательно, необходимо более плотное рассмотрение этого вопроса. Об этом и пойдет речь далее.
Ученые анализировали свойства бетонов с мелкими РБ, с крупными РБ и со смесью мелких и крупных. И вот какие выводы они обнаружили:
- Бетон с различным содержанием мелкого РБ изначально имеет одинаковый цвет и трещины. Охлаждение водой приводит к появлению серьезных трещин.
- Спиллинг наблюдается не во всех видах бетона в течение всего процесса нагревания и охлаждения.
- Существует такое явление, как потеря веса образца бетона, содержащего как крупные, так и мелкозернистые РЦ с увеличением мелкого РБ. Это может быть связано с более высоким содержанием воды и раствора в смеси бетона, содержащего крупные и мелкозернистые РЦ.
- Сжимающая способность и растягивающая прочность такой смеси уменьшается с увеличением температуры независимо от методов охлаждения.
- Бетон, содержащий 100% мелкозернистого РБ, показывает более высокую нормализованную остаточную прочность на сжатие, чем бетон, содержащий 0% и 50% мелкозернистого РБ при двух способах охлаждения.
- Содержание мелкозернистого РБ не оказывает влияния на нормализованную остаточную прочность на разрыв после воздействия. Образцы бетона, содержащего крупные и мелкозернистые РЦ, при водяном охлаждении, показывают более низкую нормализованную остаточную прочность на сжатие и растяжение, чем при естественном охлаждении.
- Водяное охлаждение вызывает большее ухудшение прочности на растяжение, чем прочности на сжатие. Разница в нормализованной остаточной прочности между водой и естественным охлаждением была заметна при температурах 200 и 400 _C, но стала незначительной после нагрева до 600 и 800 _C.