再生混凝土的抗壓強(qiáng)度和耐久性試驗(yàn)研究

崔碧瑩

(華北理工大學(xué) 河北 唐山 063210)

一、引言

近年來，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，建筑行業(yè)取得了巨大成就。但資源短缺和生態(tài)環(huán)境惡化等問題也隨之而來。目前，建筑廢棄物主要以堆放和填埋的方式處理，污染了空氣和土壤。[1]又由于天然骨料資源緊張等原因，對(duì)廢棄混凝土的再利用迫在眉睫。再生混凝土可以有效的利用建筑垃圾，解決建筑垃圾污染的問題，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。[2]

2003年邱懷中等[3]人研究再生集料對(duì)再生混凝土工作性能的影響，隨著取代率的增大，混凝土的流動(dòng)性逐漸降低，粘聚性有一定的改善。肖建莊等[4]人研究水灰比、原始混凝土強(qiáng)度、再生粗骨料組成成分的多樣性對(duì)混凝土的抗壓強(qiáng)度的影響，研究表明，再生粗骨料組成成分的多樣性對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度的影響最大。肖倍等[5]人研究再生混凝土的取代率對(duì)混凝土力學(xué)性能的影響，隨著取代率的增加，再生混凝土的抗壓強(qiáng)度呈先減小后增大再減小的趨勢(shì)，最佳取代率為80%左右。

二、試驗(yàn)概況

(一)原材料。粗骨料：石子和再生粗骨料;細(xì)骨料：天然河砂;水泥：唐山冀東水泥廠的P·O 42.5R普通硅酸鹽水泥;粉煤灰：唐山地區(qū)的陡電Ⅰ號(hào)粉煤灰;水：唐山生活用水。

(二)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)。本試驗(yàn)主要分析原始混凝土強(qiáng)度等級(jí)、再生粗骨料取代率、水膠比和粉煤灰取代率對(duì)再生混凝土的抗壓強(qiáng)度和抗凍融性能的影響。根據(jù)正交試驗(yàn)的方法，設(shè)計(jì)L16(44)四因素四水平的正交表，如表1所示配合比根據(jù)《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》設(shè)計(jì)。

表1 試驗(yàn)因素及水平

(三)試驗(yàn)方法。抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)所用設(shè)備是數(shù)顯式建材壓力試驗(yàn)機(jī)。試驗(yàn)過程按《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 50081—2002)進(jìn)行,加載速度為5kN/s。凍融試驗(yàn)所用設(shè)備為混凝土快速凍融裝置，凍融循環(huán)一次的時(shí)間約為2～4小時(shí)。試驗(yàn)過程按《普通混凝土長(zhǎng)期性和耐久性能試驗(yàn)方法》(GB/T 50082-2009)進(jìn)行。

試驗(yàn)?zāi)＞邽?00mm×100mm×100mm和100mm×100mm×400mm。

三、試驗(yàn)結(jié)果及分析

(一)試驗(yàn)結(jié)果。根據(jù)再生混凝土的28d抗壓強(qiáng)度以及50次凍融循環(huán)后試驗(yàn)結(jié)果可知，50次凍融循環(huán)后，試塊的質(zhì)量損失率均在1%以內(nèi)，對(duì)再生混凝土的抗凍融性能影響程度不大。再生混凝土在經(jīng)過75次的凍融循環(huán)后抗壓強(qiáng)度損失率在15%之內(nèi)，抗壓強(qiáng)度下降較小。

(二)極差分析。極差分析主要用來判定各試驗(yàn)因素的變化對(duì)試驗(yàn)結(jié)果影響的主次順序和尋找最佳配比。利用正交試驗(yàn)分析法，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行極差分析如表2所示。

表2 極差分析

由表3可知，對(duì)抗壓強(qiáng)度影響最大的因素是原始混凝土的強(qiáng)度等級(jí)，影響順序?yàn)樵蓟炷翉?qiáng)度等級(jí)>水膠比>粉煤灰摻量>再生粗骨料取代率。對(duì)動(dòng)彈性模量影響重要程度是原始混凝土強(qiáng)度等級(jí)>粉煤灰摻量>水膠比>再生粗骨料取代率。由于再生混凝土在經(jīng)過50次凍融循環(huán)后的質(zhì)量損失率都在1%以內(nèi)，對(duì)凍融效果影響不大，所以用動(dòng)彈性模量表示再生混凝土的抗凍融性能。對(duì)兩種指標(biāo)單獨(dú)考慮得到的最優(yōu)組合分別是A4B3C2D2和A4B1C3D4。

(三)方差分析。方差分析主要用于判定試驗(yàn)結(jié)果的變化主要受試驗(yàn)因素水平變化影響還是試驗(yàn)誤差影響，該方法能夠更加全面的反應(yīng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)。動(dòng)彈性模量剩余率的方差分析見表3。

表3 動(dòng)彈性模量剩余率方差分析表

由表3可知，原始混凝土強(qiáng)度等級(jí)對(duì)再生混凝土的抗凍性能的影響較為顯著，其余因素的影響程度不顯著。

通過抗壓強(qiáng)度和抗凍融的方差分析和極差分析得到最優(yōu)組合A4B2C3D2。A4B2C3D2即原始混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C50、再生粗骨料取代率為30%、粉煤灰摻量20%和水膠比為0.45。

四、結(jié)論

(1)再生混凝土抗壓強(qiáng)度的影響的主次順序?yàn)樵蓟炷翉?qiáng)度等級(jí)>水膠比>粉煤灰摻量>再生粗骨料取代率，對(duì)動(dòng)彈性模量影響的主次順序是原始混凝土強(qiáng)度等級(jí)>粉煤灰摻量>水膠比>再生粗骨料取代率。(2)通過對(duì)再生混凝土抗壓強(qiáng)度和抗凍融的極差分析和方差分析得到的最優(yōu)組合為A4B2C3D2，即原始混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C50、再生粗骨料取代率為30%、粉煤灰摻量20%和水膠比為0.45。