再生混凝土強(qiáng)度試驗(yàn)研究

宋曉輝

(安徽六安職業(yè)技術(shù)學(xué)院,六安237158)

隨著城市建設(shè)步伐的加快，大量的廢棄混凝土也因此而產(chǎn)生。在發(fā)達(dá)資本主義國家，再生混凝土技術(shù)已變成了非常熱門的研究項(xiàng)目。經(jīng)過清洗、破碎以及分級(jí)等程序，根據(jù)固定的比例進(jìn)行配合，混凝土可以生成再生骨料。按照這種方式配成的混凝土，即再生骨料混凝土［1，2］，簡(jiǎn)稱為再生混凝土。 在這方面，再生骨料能夠替換天然骨料的比率，稱為再生骨料取代率（Re）。

二次世界大戰(zhàn)后，美國、日本、澳大利亞和一些歐洲國家率先對(duì)混凝土再生進(jìn)行了研究并應(yīng)用于實(shí)際工程。國內(nèi)有關(guān)再生混凝土的研究工作剛剛起步，基本是在實(shí)驗(yàn)室條件下進(jìn)行［3］。再生混凝土的物理性能得到廣泛的研究［4,5］，但是關(guān)于結(jié)構(gòu)性能及構(gòu)件方面的研究未見深入。在此，運(yùn)用再生骨料配置生產(chǎn)而成再生混凝土，研究其劈裂抗拉強(qiáng)度，并測(cè)定抗壓強(qiáng)度等具體的力學(xué)指標(biāo)，分析水灰比、取代率等因素及其對(duì)再生混凝土性能造成的影響。

1 試驗(yàn)材料

（1）粗骨料：取天然碎石，最大粒徑是 31.5mm，連續(xù)級(jí)配。

（2）再生粗骨料：采用被安徽省工程建設(shè)檢測(cè)中心視為廢品的混凝土試塊 (原始混凝土的粗骨料是碎石)，通過人力進(jìn)行破碎、篩分，得到了再生骨料。

（3）細(xì)骨料：采用舒城河砂，中砂。

（4）拌合水：自來水。

（5）水泥：采用 P·O 42.5 巢湖水泥。

2 抗壓強(qiáng)度

2.1 取代率對(duì)抗壓強(qiáng)度的影響

對(duì)成型100mm×100mm×100mm的再生混凝土立方體試塊進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。將水灰比為0.50，再生骨料取代率分別為0，30%，50%，70%，100%的粗骨料，在標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)至規(guī)定齡期，采用200t的壓力機(jī)分別測(cè)試了7d、28d和90d的抗壓強(qiáng)度（表1）。

表1 抗壓強(qiáng)度結(jié)果

再生混凝土抗壓強(qiáng)度與再生粗骨料取代率的關(guān)系如圖1所示。再生粗骨料的取代率對(duì)再生混凝土的抗壓強(qiáng)度造成了巨大的影響。總體上看，它的影響隨著再生粗骨料取代率在上升；但是，再生混凝土的抗壓強(qiáng)度卻是不斷地下滑，二者的變換和關(guān)系是反方向的。當(dāng)再生粗骨料的取代率分別是30%、70%和100%時(shí)，再生混凝土的28d抗壓強(qiáng)度和普通混凝土相比依次降低了12%、28%和36%。當(dāng)再生粗骨料的取代率為50%時(shí)，混凝土的抗壓強(qiáng)度增加了10%。

圖1 再生混凝土抗壓強(qiáng)度與再生粗骨料取代率的關(guān)系

2.2 水灰比

對(duì)成型100mm×100mm×100mm的再生混凝土立方體試塊進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。水灰比分別為0.40、0.45、0.50、0.55， 再生骨料分別取代 0、50%和 100%的粗骨料，在標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)至規(guī)定齡期，采用200t的壓力機(jī)分別測(cè)試其28d抗壓強(qiáng)度。

表2 水灰比影響抗壓強(qiáng)度的實(shí)驗(yàn)結(jié)果

正如圖2所示，當(dāng)再生粗骨料的取代率均達(dá)到50%以及100%時(shí)，再生混凝土28d抗壓強(qiáng)度與灰水比之間，能夠顯示出較好的線性關(guān)系。當(dāng)將其和一般的混凝土保羅米公式［3］對(duì)比時(shí)，則：

普通混凝土：

再生混凝土：R=50%，R=100%，fcuR=A100fce(（C/W）+B100)，其中 A100=0.19，B100=0.12。

可以認(rèn)為，再生混凝土粗骨料品質(zhì)不均勻，造成了對(duì)于不同的取代率，公式中A、B取值發(fā)生變化。即加入再生粗骨料導(dǎo)致A值減小，相當(dāng)于水泥作用的弱化，并且對(duì)取代率的變化不敏感，即A50和 A100接近；但B值差異較大，并且成為正項(xiàng)，說明骨料的作用加強(qiáng)，尤其是50%取代時(shí)，更為顯著。

圖2 再生混凝土的28d抗壓強(qiáng)度與灰水比關(guān)系

3 劈裂抗拉強(qiáng)度

3.1 取代率的影響

采用表3中的配合比，水灰比為0.50，再生骨料的取代率分別為0，30%，50%，70%，100%，材料同上。試件尺寸為150mm×150mm×150mm，在標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)28d，采用液壓式萬能抗折試驗(yàn)機(jī)，分別測(cè)得其劈裂抗拉強(qiáng)度。

表3 取代率對(duì)再生混凝土劈裂抗拉強(qiáng)度產(chǎn)生的影響

由表3可知，再生混凝土的抗拉強(qiáng)度和再生骨料的取代率具有一定相關(guān)性，隨著再生骨料的取代率由30%、50%、70%提高到100%時(shí)，再生混凝土的抗拉強(qiáng)度逐漸降低，再生混凝土相對(duì)天然骨料混凝土抗拉強(qiáng)度分別降低了 0.4%、2.6%、3.0%和4.8%。

3.2 水灰比

采用表4中的配合比，水灰比分別為0.40、0.45、0.50 和 0.55， 再生骨料的取代率分別為 0、50%和100%，材料與上述相同。試件尺寸為150mm×150mm×150mm，在標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)28d，采用液壓式萬能抗折試驗(yàn)機(jī)，分別測(cè)得其劈裂抗拉強(qiáng)度。

由圖3可知，隨著水灰比由0.40增大到0.55時(shí)，再生混凝土抗拉強(qiáng)度減小，基本上呈直線下降，降低了0.76MPa。在水灰比相同的前提下，對(duì)再生混凝土的劈裂抗拉強(qiáng)度而言，再生骨料的取代率所產(chǎn)生的影響并不是很大。

表4 水灰比對(duì)劈裂抗拉強(qiáng)度的影響

圖3 水灰比對(duì)劈裂抗拉強(qiáng)度的影響

4 結(jié) 論

（1）即便為了得到很高的抗壓強(qiáng)度，水灰比的比重也不應(yīng)該被過分降低，在設(shè)計(jì)再生混凝土的配合比時(shí)，水灰比值適宜設(shè)定為0.45或者0.5。這種情況下，既保證了再生混凝土的強(qiáng)度比較高，又能保證工作性能。

（2）對(duì)再生混凝土各齡期的抗壓強(qiáng)度而言，再生粗骨料取代率所產(chǎn)生的影響還是非常大的。所以，要對(duì)再生粗骨料進(jìn)行合理的優(yōu)化，這樣可以增大它的抗壓強(qiáng)度。水灰比的比率會(huì)越變?cè)酱?，再生混凝土的抗壓?qiáng)度也呈現(xiàn)不斷下降的趨勢(shì)。

（3）再生骨料的取代率對(duì)再生混凝土的劈裂抗拉強(qiáng)度影響不大。隨著水灰比的增大，再生混凝土的劈裂抗拉強(qiáng)度相應(yīng)減小。而在相同水灰比條件下，再生骨料的取代率對(duì)再生混凝土的劈裂抗拉強(qiáng)度影響不大。

[1]孫躍東，肖建莊.再生混凝土骨料 [J].混凝土，2004(6)：33-36.

[2]徐亦冬，周士瓊，肖佳.再生混凝土骨料試驗(yàn)研究[J].建筑材料學(xué)報(bào)，2004，7(4)：447-450.

[3]侯星宇.再生混凝土研究綜述 [J].混凝土，2011(7)：97-98,103.

[4]陳瑩，嚴(yán)捍東，林建華，等.再生骨料基本性質(zhì)及對(duì)混凝土性能影響的研究[J].再生資源研究，2003（6）：34-37.

[5]李雯霞，劉昕.再生骨料混凝土力學(xué)性能影響因素研究[J].建筑技術(shù)，2012，43（1）：15-17.