再生粗骨料對(duì)其再生混凝土基本力學(xué)性能影響因素分析

李泉龍, 熊祖菁

（1.三峽大學(xué)科技學(xué)院，湖北 宜昌 443000；2.湖北三峽職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖北 宜昌 443000）

再生粗骨料對(duì)其再生混凝土基本力學(xué)性能影響因素分析

李泉龍1, 熊祖菁2

（1.三峽大學(xué)科技學(xué)院，湖北 宜昌 443000；2.湖北三峽職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖北 宜昌 443000）

資料表明，不同粒徑大小的再生粗骨料舊砂漿含量不同，骨料強(qiáng)度不同，對(duì)混凝土的強(qiáng)度影響也不同。在使用再生粗骨料的情況下，取代天然骨料成為研究重點(diǎn)。設(shè)計(jì)了再生粗骨料的吸水率指標(biāo)試驗(yàn)、壓碎指標(biāo)值測(cè)定試驗(yàn)以及相應(yīng)再生混凝土試件力學(xué)性能測(cè)定試驗(yàn)并進(jìn)行了系統(tǒng)分析，得出結(jié)論：隨著再生粗骨料取代天然粗骨料粒徑地不斷減小，再生粗骨料的吸水率不斷增加，壓碎指標(biāo)值不斷降低，且其制成的混凝土的力學(xué)性能降低。

再生粗骨料；吸水率；壓碎指標(biāo)值；彈性模量

1 問(wèn)題的提出

再生粗骨料主要由獨(dú)立成塊的舊水泥硬化砂漿和表面附著舊水泥砂漿的天然粗骨料組成[1]，因而其表面粗糙，棱角較多，導(dǎo)致再生粗骨料和天然粗骨料存在很大的差異[2]。本文所研究的創(chuàng)新點(diǎn)在于粗骨料粒徑的選配，從骨料的內(nèi)部構(gòu)造尋找原因，進(jìn)而研究其相應(yīng)混凝土的力學(xué)性能[3]。

2 試驗(yàn)思路

由于本文主旨是研究各粒徑粗骨料與吸水率的關(guān)系以及具有該吸水率大小的骨料對(duì)其相應(yīng)混凝土強(qiáng)度的影響，并且在適宜粒徑級(jí)配范圍下，該顆粒級(jí)配中各粒徑范圍的粗骨料質(zhì)量均相等，均為20%（見(jiàn)表1）。針對(duì)該情況，特此設(shè)計(jì)了擁有20%再生粗骨料取代率的5種再生混凝土試件以及1組取代率為0%的普通天然粗骨料混凝土對(duì)比試件[4]。

表1 20%再生粗骨料取代率下各區(qū)別試驗(yàn)組表

3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

3.1 骨料的吸水率測(cè)試試驗(yàn)及其影響因素分析

本實(shí)驗(yàn)宗旨在于探究骨料的粒徑大小與吸水率之間的關(guān)系，并且由于再生骨料的吸水率多由其表面硬化砂漿的含量決定的，所以對(duì)吸水率的測(cè)量可以反映出再生混凝土中硬化砂漿的含量，也可以間接反映出該粗骨料的強(qiáng)度及其原生混凝土的強(qiáng)弱。過(guò)程吸水率變化見(jiàn)表2。吸水率差值隨骨料顆粒大小的變化關(guān)系見(jiàn)圖1。

表2 天然、再生粗骨料的過(guò)程吸水率變化表

圖1 吸水率差值（近似舊砂漿含量）隨骨料顆粒大小的變化關(guān)系圖

工程上常使用再生粗骨料與天然粗骨料的吸水率差值近似看作再生粗骨料表面舊水泥砂漿所粘有的硬化舊水泥砂漿。從圖1吸水率差值隨骨料顆粒大小的變化關(guān)系可以看出，隨著顆粒粒徑減小，舊水泥砂漿含量呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)，且增長(zhǎng)趨勢(shì)近似正比例關(guān)系。呈現(xiàn)此關(guān)系的原因一方面是由于隨著粒徑地減小，相同質(zhì)量的骨料總表面積增大，粘附的舊砂漿含量也隨之增加；另一方面，在骨料破碎過(guò)程中，粒徑大小越小，越容易出現(xiàn)純水泥砂漿塊，直接增大舊水泥砂漿的含量。

3.2 骨料的壓碎指標(biāo)值測(cè)試試驗(yàn)及其影響因素分析

骨料的吸水率可以反映出骨料含有舊砂漿的量的大小。骨料的壓碎指標(biāo)試驗(yàn)則是直觀反映骨料的強(qiáng)度大小，骨料壓碎指標(biāo)值越大表示其骨料強(qiáng)度越小。從吸水率數(shù)值以及骨料壓碎指標(biāo)值的相互參照對(duì)比，可以直觀反映骨料吸水率與骨料強(qiáng)度的關(guān)系。在配置混凝土之前，通過(guò)其關(guān)系的對(duì)比，容易得出舊砂漿含量對(duì)骨料強(qiáng)度的影響，在配置混凝土之后，通過(guò)骨料強(qiáng)度影響混凝土的因素，可以銜接得出再生粗骨料舊砂漿含量對(duì)再生混凝土強(qiáng)度的影響。壓碎指標(biāo)值可作為參考值設(shè)計(jì)再生混凝土配合比。

壓碎指標(biāo)值取3次試驗(yàn)結(jié)果的算術(shù)平均值作為最終試驗(yàn)值（精確到0.1%）。得到的天然粗骨料與2種不同來(lái)源的再生粗骨料壓碎指標(biāo)值見(jiàn)表3 ～ 6。

表3 粒徑范圍為9.50~16.00 mm的天然粗骨料壓碎指標(biāo)試驗(yàn)值表

表4 粒徑范圍為16.00~19.00 mm的天然粗骨料壓碎指標(biāo)試驗(yàn)值表

表5 粒徑范圍為9.50 ~16.00 mm的再生粗骨料壓碎指標(biāo)試驗(yàn)值表

表6 粒徑范圍為16.00 ~19.00 mm的再生粗骨料壓碎指標(biāo)試驗(yàn)值表

再生骨料的壓碎指標(biāo)測(cè)試試驗(yàn)表明，在其他變量均相同的情況下，再生粗骨料的壓碎指標(biāo)值都遠(yuǎn)大于天然粗骨料這主要是由再生粗骨料自身是天然粗骨料與水泥砂漿的粘結(jié)體的本質(zhì)條件決定的。

粒徑越小，骨料的壓碎指標(biāo)值越大，表明骨料的強(qiáng)度也隨之越弱。而從數(shù)值上看，再生粗骨料這一規(guī)律表現(xiàn)得更加明顯，即再生骨料較小粒徑壓碎指標(biāo)值增加的幅度遠(yuǎn)大于天然骨料較小粒徑壓碎指標(biāo)值增加的幅度，說(shuō)明再生骨料較小粒徑骨料的強(qiáng)度降低的程度較大，這主要是由于再生骨料自身結(jié)構(gòu)的原因，粒徑越小，骨料的舊砂漿含量越多，而天然骨料不存在舊砂漿的問(wèn)題，因此粒徑越小其強(qiáng)度減弱的程度在合理范圍之內(nèi)。

3.3 混凝土試件心抗壓強(qiáng)度與立方體抗壓強(qiáng)度分析

按照GB50152 — 92《混凝土結(jié)構(gòu)試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》的有關(guān)規(guī)定，混凝土配合比設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表7[5]。

表7 混凝土配合比表

由于立方體試件受壓時(shí)上下受到的摩擦力比棱柱體試件的要大，所以立方體強(qiáng)度要高于棱柱體抗壓強(qiáng)度[6]。各混凝土試件28 d齡期軸心抗壓強(qiáng)度與立方體抗壓強(qiáng)度測(cè)定值之比見(jiàn)表8。

表8 各混凝土試件28 d齡期軸心抗壓強(qiáng)度與立方體抗壓強(qiáng)度測(cè)定值之比表

混凝土試件的軸心抗壓強(qiáng)度與立方體抗壓強(qiáng)度的比值可以反映出混凝土試件的抗壓情況，以及棱柱體試件與立方體試件的換算關(guān)系。表8反映出隨著再生粗骨料取代粗骨料粒徑的減小，混凝土試件的軸心抗壓強(qiáng)度與立方體抗壓強(qiáng)度比值越大，表明混凝土試件的軸心抗壓強(qiáng)度越接近其立方體抗壓強(qiáng)度，由此可見(jiàn)，再生骨料表面舊水泥砂漿含量的多少對(duì)混凝土的立方體抗壓強(qiáng)度影響大于對(duì)其棱柱體抗壓強(qiáng)度的影響。從骨料的壓碎指標(biāo)試驗(yàn)結(jié)果可以看出，取代骨料的粒徑大小越小，骨料強(qiáng)度越低，與混凝土試件的結(jié)構(gòu)性能相比，更容易造成混凝土的材料破壞[7]。

3.4 靜力受壓彈性模量測(cè)定試驗(yàn)

彈性模量試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表9。

表9 不同組混凝土棱柱體試件靜力受壓彈性模量測(cè)定值表 104MPa

表9的試驗(yàn)結(jié)果表明，再生骨料混凝土的彈性模量比普通混凝土降低了10%。再生混凝土的基本力學(xué)性能測(cè)量結(jié)果表明，普通混凝土的抗壓強(qiáng)度及彈性模量明顯高于再生骨料混凝土，再生骨料表面殘留大量的水泥砂漿及水泥石，其再生骨料的強(qiáng)度及彈性模量降低，采用再生骨料攪拌的混凝土，受到再生骨料的影響，其再生混凝土的彈性模量低于普通混凝土；從微觀方面分析，由于加工工藝的原因，再生骨料表面殘留大量水泥砂漿及水泥石，形成大量的孔隙，再生混凝土受壓時(shí)其內(nèi)部孔隙產(chǎn)生應(yīng)力集中，承載力降低，相應(yīng)的其彈性模量降低。不同組混凝土棱柱體試件靜力受壓彈性模量測(cè)定值趨勢(shì)見(jiàn)圖2。

圖2 不同組混凝土棱柱體試件靜力受壓彈性模量測(cè)定值趨勢(shì)線圖

從圖2可以看出，在28 d齡期下，隨著再生粗骨料取代天然骨料粒徑地不斷減小，其再生混凝土的彈性模量數(shù)值不斷減小，這一規(guī)律與抗壓強(qiáng)度的規(guī)律相一致：隨著再生粗骨料取代天然骨料粒徑地不斷減小，再生粗骨料表面所含舊砂漿含量越多，且骨料的強(qiáng)度越小，進(jìn)而降低到其制成的再生混凝土的彈性模量值。

4 結(jié) 語(yǔ)

（1）隨著再生粗骨料取代天然粗骨料的顆粒粒徑不斷減小，再生粗骨料表面所粘附的舊水泥砂漿含量呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)，且增長(zhǎng)趨勢(shì)近似正比例關(guān)系。呈現(xiàn)此關(guān)系的原因一方面是由于隨著粒徑地減小，相同質(zhì)量的骨料總表面積增大，粘附的舊砂漿含量也隨之增加；另一方面，在骨料破碎過(guò)程中，粒徑大小越小，越容易出現(xiàn)純水泥砂漿塊，直接增大舊水泥砂漿的含量。

（2）隨著再生粗骨料取代天然粗骨料的粒徑不斷減小，骨料的壓碎指標(biāo)值不斷增大，表面骨料的強(qiáng)度越低。這主要是由于隨著顆粒粒徑不斷減小，再生骨料表面舊砂漿含量不斷增加，降低骨料的整體強(qiáng)度。

（3）隨著再生粗骨料取代粗骨料粒徑的減小，混凝土試件的軸心抗壓強(qiáng)度越接近其立方體抗壓強(qiáng)度。表明再生骨料表面舊水泥砂漿含量的多少對(duì)混凝土的立方體抗壓強(qiáng)度影響大于對(duì)其棱柱體抗壓強(qiáng)度的影響。

（4）隨著再生粗骨料取代天然骨料粒徑地不斷減小，其制成的再生混凝土的彈性模量值越低。

[1] 孫躍東，周德源.我國(guó)再生混凝土的研究現(xiàn)狀和需要解決的問(wèn)題[J].混凝土，2006(4)：25 - 26.

[2] 李佳彬，肖建莊，孫振平.再生粗骨料特性及其對(duì)再生混凝土性能的影響[J].建筑材料學(xué)報(bào)，2004(4)：390 - 395.

[3] 丁敏旭，王軍龍，王建芳.再生混凝土骨料的研究現(xiàn)狀和應(yīng)用前景展望[J].硅谷，2009(12)：102 - 103.

[4] 許岳周.再生骨料混凝土級(jí)配對(duì)強(qiáng)度的影響研究與數(shù)值模擬[J].廈門大學(xué)學(xué)報(bào)，2007(3)：87.

[5] 李鵬飛.再生混凝土多孔磚用骨料及配合比試驗(yàn)研究[J].長(zhǎng)沙理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2011(1)：91.

[6] 付佳麗.廢舊水泥混凝土路面再生利用技術(shù)的試驗(yàn)研究[J].合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2007(11)：82.

[7] 趙亮，徐美娟.再生混凝土梁抗彎性能試驗(yàn)研究[J].經(jīng)營(yíng)管理者，2011(24)：362.

（責(zé)任編輯 姚小槐）

Analysis on Influencing Factors of Recycled Coarse Aggregate on Basic Mechanical Properties of Recycled Concrete

LI Quan - long1，XIONG Zu - jing2
(1. College of Science and Technology of China Three Gorges University，Yichang 443000，Hubei，China；2. Hubei Three Gorges Polytechnic，Yichang 443000，Hubei，China)

Data show thatthe content of mortar，the strength of aggregate and the impact on concrete strengthare differentfor recycled coarse aggregate of different particle sizes. The use of recycled coarse aggregate to replace natural aggregate is the research focus. The study designed water absorption experiment，crushing index value determination test，and corresponding experiment on mechanical properties of recycled concrete samples. From systematic analysis，it is concluded that as the particle sizes of recycled coarse aggregate decrease，the water absorption increases， crushing index value drops，and mechanical properties of produced concretedegrade.

recycled coarse aggregate；water absorption；crushing index value；modulus of elasticity

TU528.041

A

1008 - 701X(2017)05 - 0042 - 04

10.13641/j.cnki.33 - 1162/tv.2017.05.012

2017-03-22

廣西自然科學(xué)基金（2012GXNSFBA053151）。

李泉龍(1989 - )，男，助教，碩士，主要從事建筑材料性能的分析研究。E - mail：642972291@qq.com