不同再生粗骨料摻配量對再生混凝土強(qiáng)度的影響試驗(yàn)分析

湯強(qiáng)

(湖南省益陽公路橋梁建設(shè)有限責(zé)任公司,湖南 益陽 413000)

隨著我國城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展建設(shè),原有的城鎮(zhèn)建筑拆遷制造了大量的廢棄混凝土。然而大量的廢棄混凝土被簡單掩埋處理或直接運(yùn)往城郊遺棄,帶來了資源不能充分利用、環(huán)境污染的雙重矛盾。將廢棄混凝土加工為再生骨料,既提升了資源利用率,也減輕了環(huán)境污染壓力。然而當(dāng)再生骨料替代率超過30%時(shí),混凝土常產(chǎn)生抗壓強(qiáng)度非典型突變的問題?；诖?本文運(yùn)用控制變量的思想,通過再生骨料替代率試驗(yàn),對等體積替代下不同替代率的再生混凝土強(qiáng)度變化規(guī)律進(jìn)行分析,對于后期再生混凝土的推廣利用具有重要意義。

1 不同再生骨料替代率試驗(yàn)

1.1 原材料基本要求

1.1.1 混凝土是由粗骨料、細(xì)骨料、膠凝材料等經(jīng)過混合、攪拌等一系列工序加工完成。

1.1.2 再生保溫混凝土中粗、細(xì)骨料,分別為天然石子、再生石子、天然砂、?；⒅?。

1.1.3 試驗(yàn)所用水泥為某品牌P·O42.5 級水泥,水泥28d 實(shí)測強(qiáng)度大于42.5MPa,比表面積為343m2/kg。

1.1.4 礦物摻合料選用某合格廠商生產(chǎn)的微硅粉、硅灰,外加劑用聚羧酸高效減水劑。

1.2 骨料性能要求

1.2.1 ?；⒅樾阅芤姳?。

表1 ?；⒅榈幕拘阅?/p>

1.2.2 其它粗細(xì)集料基本性能見表2。

表2 天然砂、天然石子和再生石子的基本性能

1.2.3 再生骨料按現(xiàn)行混凝土再生骨料分類標(biāo)準(zhǔn)屬于II 類骨料；需使用5-20mm 連續(xù)級配天然和再生骨料,作為再生保溫混凝土骨料。

1.3 再生混凝土配合比設(shè)計(jì)

實(shí)踐使用經(jīng)驗(yàn)和試驗(yàn)表明；當(dāng)再生骨料替代率在30%-50%范圍左右時(shí),常發(fā)生再生混凝土強(qiáng)度突變,為更好的揭示這種非典型強(qiáng)度變化的產(chǎn)生成因,本次試驗(yàn)將對再生骨料替代率為20%-60%之間數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行加密。本試驗(yàn)基于控制變量的思想,每組均是通過等體積替換的方式改變再生骨料的替代率。RAC0與RATIC0 組的配合比見表3。

1.4 試件制作要求及試驗(yàn)方法

1.4.1 攪拌順序：(1)將1.02m3的?；⒅闉橹鞯幕旌狭贤度霐嚢铏C(jī),加入配合比額定水量1/2 的水,預(yù)濕攪拌30s；(2)將石、砂等粗細(xì)集料,水泥、硅灰等膠凝材料等依次投入攪拌機(jī)攪拌60s,使各種材料拌和均勻；(3)加剩余的配合比額定水量1/2水,與堿水劑混合均勻,倒入攪拌機(jī),攪拌210s。

1.4.2 養(yǎng)護(hù)條件：將試件水泥養(yǎng)護(hù)箱中標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28d。

1.4.3 試驗(yàn)方法：采用1000kN電液伺服萬能試驗(yàn)機(jī),進(jìn)行抗壓試驗(yàn)。

2 再生混凝土破壞形態(tài)的微觀試驗(yàn)分析

2.1 在試件開始加載后,隨著荷載的逐漸增大,混凝土由于受到荷載的作用,會產(chǎn)生豎向變形,持續(xù)施加荷載至極限抗壓強(qiáng)度的60%時(shí),試塊上中部產(chǎn)生密集豎向裂縫,隨荷載增加迅速擴(kuò)大。

2.2 在試件開始加載后,隨荷載增加,試件出現(xiàn)橫向體積膨脹,由于受到夾具約束,橫向體積膨脹量較小。

2.3 隨荷載增加,試件在荷載的作用下中部的豎向裂縫發(fā)展成為貫通的斜裂縫；接近破壞時(shí),中部混凝土外鼓,上部混凝土邊緣破碎脫落,剩余未破碎試件形狀大致呈四角錐形。

2.4 圖1、2 為再生骨料替代率在0%、50%、100%時(shí),兩種混凝土的破壞形態(tài)。

圖1 再生混凝土的抗壓破壞形態(tài)

圖2 再生保溫混凝土的抗壓破壞形態(tài)

3 再生粗骨料替代率對再生混凝土抗壓強(qiáng)度的影響

3.1 對普通再生混凝土抗壓強(qiáng)度的影響

3.1.1 不同再生骨料替代率下,普通再生混凝土抗壓強(qiáng)度變化趨勢如圖3。

圖3 不同在生骨料替代率下的普通再生混凝土抗壓強(qiáng)度變化曲線

3.1.2 由圖3 可知,當(dāng)再生骨料替代率在0%-25%時(shí),混凝土抗壓強(qiáng)度總體變化較小,先小幅度增加,再小幅度降低,且在20%時(shí),達(dá)到最大抗壓強(qiáng)度；表明再生骨料替代率在0%-25%時(shí),混凝土強(qiáng)度不會出現(xiàn)非典型變化,意味著將25%以內(nèi)的天然骨料替換為再生骨料,并不會對混凝土抗壓強(qiáng)度造成顯著影響。

3.1.3 由圖3 可知,當(dāng)再生骨料替代率在20%-40%%之間時(shí),隨替代率增大混凝土抗壓強(qiáng)度呈線性趨勢降低；當(dāng)替代率在50%-100%之間時(shí),隨替代率增大混凝土抗壓強(qiáng)度呈線性趨勢降低,但降幅相較于20%-40%時(shí)放緩,并在替代率為100%時(shí),達(dá)到最低抗壓強(qiáng)度,降幅約為11.2%。

3.1.4 由圖3 可知,當(dāng)再生骨料替代率在40%-50%之間時(shí),混凝土強(qiáng)度抗壓強(qiáng)度基本保持不變。

3.2 對再生保溫混凝土抗壓強(qiáng)度的影響

3.2.1 不同再生骨料替代率下,再生保溫混凝土抗壓強(qiáng)度變化趨勢如圖4。

3.2.2 由圖4 可知,當(dāng)再生骨料替代率在0%-30%時(shí),混凝土抗壓強(qiáng)度誰替代率增大呈先上升再下降的趨勢,并在20%時(shí),達(dá)到最大抗壓強(qiáng)度：表明將30%以內(nèi)的天然骨料替換為再生骨料,并不會對混凝土抗壓強(qiáng)度造成顯著影響。

3.2.3 由圖4 可知,當(dāng)再生粗骨料替代率30%-50%之間時(shí),隨替代率增大混凝土強(qiáng)度呈明顯的線性下降趨勢。

3.2.4 由圖4 可知,當(dāng)再生骨料替代率在50%-100%之間時(shí),混凝土強(qiáng)度總體呈下降趨勢,但降幅相對較小,呈現(xiàn)出先降低,后增加,再降低的趨勢；當(dāng)替代率為80%時(shí),強(qiáng)度最小,降低約18.5%。

4 結(jié)論

在再生混凝土強(qiáng)度和建筑質(zhì)量的基礎(chǔ)上提高再生混凝土使用率,不僅有助于減少資源浪費(fèi),提高建筑混凝土廢棄物的循環(huán)利用率,也能有效緩解因建筑垃圾隨意堆放、掩埋引起的環(huán)境污染問題,提高建筑行業(yè)的整體社會效益。本文依托不同再生骨料替代率實(shí)驗(yàn),運(yùn)用控制變量的思想,研究和揭示了再生骨料替代率對不同類型的混凝土的抗壓強(qiáng)度的影響,結(jié)論如下：

4.1 對再生混凝土抗壓強(qiáng)度的影響

4.1.1 當(dāng)再生骨料替代率增大變化≤20%時(shí),混凝土抗壓強(qiáng)度逐漸增加,并在替代率為20%時(shí),達(dá)到最大抗壓強(qiáng)度,比普通混凝土提高約0.3MPa,表明適當(dāng)替換再生骨料,可以在一定程度上提升混凝土的抗壓強(qiáng)度。

4.1.2 當(dāng)再生骨料替代率在20%-40%%之間時(shí),混凝土抗壓強(qiáng)度明顯降低,且降低幅度較大。

4.1.3 當(dāng)替代率在50%-100%之間時(shí),混凝土抗壓強(qiáng)度持續(xù)降低,但降低幅度收窄,并在替代率為100%時(shí),達(dá)到最低抗壓強(qiáng)度,降幅約為11.2%。

4.2 對再生保溫混凝土抗壓強(qiáng)度的影響：

4.2.1 再生骨料替代率增大變化≤10%,混凝土抗壓強(qiáng)度基本不變。

4.2.2 當(dāng)再生骨料替代率為10%-30%時(shí),混凝土抗壓強(qiáng)度呈先上升再下降的趨勢,并在20%時(shí),達(dá)到最大抗壓強(qiáng)度：試驗(yàn)還表明將30%以內(nèi)的天然骨料替換為再生骨料,并不會對混凝土抗壓強(qiáng)度造成顯著影響。

4.2.3 當(dāng)再生骨料替代率在50%-100%之間時(shí),混凝土強(qiáng)度總體呈下降趨勢,但降幅相對較小,呈現(xiàn)出先降低,后增加,再降低的趨勢。

4.2.4 當(dāng)替代率為80%時(shí),強(qiáng)度最小,降低約18.5%。