再生骨料取代率對路用高強混凝土抗壓性能的影響研究

基金項目：

2018年度廣西高校中青年教師基礎(chǔ)能力提升項目“再生骨料泵送混凝土性能研究與應(yīng)用”（編號：2022KY1139）

作者簡介：

謝旺軍（1985—），碩士，副教授，研究方向：道路材料及循環(huán)利用、防災(zāi)減災(zāi)。

摘要：為了研究再生骨料取代率對路用高強混凝土力學(xué)性能的影響，文章以再生骨料取代率、水膠比、膠凝材料用量為變化參數(shù)，設(shè)計了36組、共108個150 mm×150 mm×150 mm立方體試件進(jìn)行了抗壓試驗，獲取了荷載-位移曲線，并結(jié)合試件破壞形態(tài)，分析了不同參數(shù)對路用高強再生混凝土抗壓性能的影響。結(jié)果表明：路用高強再生混凝土抗壓性能隨粗骨料取代率的增加先降后升；水膠比較小時，路用高強再生混凝土的抗壓強度較高；水膠比、再生骨料取代率的同時調(diào)整有利于混凝土強度的提高；水膠比對路用高強再生混凝土強度影響較大；膠凝材料對強度影響較小。

關(guān)鍵詞：路用高強混凝土；高強再生混凝土；再生骨料取代率；力學(xué)性能

中圖分類號：U414.1文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 03 009 3

0 引言

截至2020年，我國建筑廢棄物年排放總量將高達(dá)約26×108 t" ［1］，建筑廢棄物的處理、運輸對環(huán)境及生態(tài)保護(hù)造成嚴(yán)重的不良影響，同時增加大量的成本，因此研究建筑廢舊材料在道路工程中的循環(huán)利用不僅減少碳排放量，而且緩解了環(huán)境污染。目前大部分學(xué)者［2-6］研究了普通再生混凝土路面的基本力學(xué)性能，高強再生混凝土的力學(xué)性能研究較少，故本文研究高強再生混凝土路面抗壓強度的變化規(guī)律，為今后建筑廢舊材料循環(huán)利用提供重要參考。

1 試驗簡介

試驗以再生骨料取代率、水膠比和膠凝材料用量作為試驗變化參數(shù)，試配C60、C65、C70強度混凝土，取代率分別為0、30%、70%、100%，混凝土水膠比分別為0.28、0.32、0.36，膠凝材料（含水泥、粉煤灰、硅灰）用量分別為520 kg/m3，570 kg/m3，620 kg/m3，共制作36組試件（見下頁表1），每組尺寸為150 mm×150 mm×150 mm立方體試件3個，共計108個。試件均在標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)28 d。

2 試驗結(jié)果及分析

2.1 試件破壞形態(tài)

高強再生混凝土的破壞過程與中低強度普通混凝土有著根本的區(qū)別。由試件破壞的斷面觀察可見，高強再生混凝土的破壞界面同時穿過粗骨料和水泥石。從試件剝落下來的破壞部分可以清晰地看到混凝土內(nèi)部粗骨料石子被劈斷的痕跡，粗骨料本身破壞程度較高，破壞率也較高。混凝土內(nèi)部的這一破壞特點表明，高強再生混凝土本身的強度較高，接近粗骨料的強度，與中低強度混凝土破壞面主要出現(xiàn)在粗細(xì)骨料的粘結(jié)界面、粗骨料本身較為完好的特點有著本質(zhì)不同。試件出現(xiàn)的沿加荷方向的豎向裂縫并往往貫通試件上下表面，呈劈裂狀，裂縫之間接近平行，將破壞部分混凝土分割成柱狀。大部分試件承受的荷載達(dá)到峰值時發(fā)出較大聲響，并且破壞時間短暫突然，破壞呈現(xiàn)明顯的脆性。試件混凝土的脫落部分呈數(shù)量較多的松散碎片，部分試件破壞形態(tài)如圖1所示。

2.2 試驗結(jié)果分析

2.2.1 再生骨料取代率對抗壓強度的影響

圖2繪制了不同水膠比情況下抗壓強度與再生骨料取代率關(guān)系曲線。從圖2可知，水膠比為0.32和0.36的高強再生混凝土隨粗骨料取代率的變化趨勢基本一致，當(dāng)粗骨料取代率為0～30%，水膠比為0.32和0.36的再生混凝土強度隨粗骨料取代率的增大而降低，降幅分別為16.7%和14.5%；取代率為30%～70%時，再生混凝土強度呈上升趨勢，水膠比為0.32增幅為11.6%，水膠比為0.36增幅則高達(dá)45.2%；取代率為70%～100%時，水膠比為0.32再生混凝土強度則呈下降趨勢，降幅為3.3%，水膠比為0.36再生混凝土強度則呈下降趨勢更加顯著，降幅為17.2%。而水膠比為0.28的再生混凝土強度變化則顯示了完全不同的變化趨勢，在取代率為0～30%時再生混凝土強度保持不變；取代率為30%～70%時，抗壓強度有所下降且降幅為6.9%；取代率為70%～100%時，強度有所上升，增幅為17.3%?？傮w看來，在0～30%的取代率下，高強再生混凝土強度主要呈下降趨勢，取代率為30%～100%時，水膠比為0.32和0.36的高強再生混凝土強度呈現(xiàn)先增后降的趨勢。

2.2.2 水膠比對抗壓強度的影響

圖3繪制了不同再生粗骨料取代率情況下強度與水膠比關(guān)系曲線。從總體上看，水膠比對再生混凝土抗壓強度的影響較為顯著。粗骨料取代率為0、30%、100%的再生混凝土抗壓強度變化趨勢較為一致，即隨著水膠比的增加，抗壓強度呈下降趨勢。水膠比為0.28～0.32、取代率為0的混凝土抗壓強度基本一致，取代率為30%和100%的高強再生混凝土抗壓強度呈下降趨勢，降幅分別為15.2%和16.2%；水膠比為0.32～0.36，三種取代率的高強再生混凝土抗壓強度則一致下降，降幅分別為17.2%、16.5%、7.0%。相反，取代率為70%的強度變化則顯示了不同的變化趨勢，在水膠比為0.28～0.32時，高強再生混凝土強度基本持平；水膠比為0.32～0.36時，高強再生混凝土抗壓強度則呈上升趨勢，增幅為8.6%。對于取代率為70%的再生混凝土表現(xiàn)出來的這一現(xiàn)象，可能是因為在這一配比情況的再生骨料吸水飽和，其實際水膠比較配比水膠比降低，從而提高了其抗壓強度。

2.2.3 膠凝材料用量對抗壓強度的影響

圖4顯示了高強再生混凝土的抗壓強度隨膠凝材料用量的變化規(guī)律。由圖4可知，粗骨料取代率為0、30%、70%的再生混凝土抗壓強度隨膠凝材料用量增加變化趨勢基本一致；膠凝材料用量為520～570 kg/m3時，取代率為30%的再生混凝土抗壓強度基本穩(wěn)定，取代率為0和70%的再生混凝土抗壓強度上升，增幅分別為11.9%和6.4%；膠凝材料用量為570～620 kg/m3時，取代率為0、30%、70%的再生混凝土抗壓強度均呈下降趨勢，降幅分別為10.9%、6.6%、2.1%。而取代率為100%的再生混凝土抗壓強度則顯示了不同的變化趨勢，在膠凝材料用量為520～570 kg/m3時，再生混凝土抗壓強度呈顯著下降趨勢，降幅為20.39%；膠凝材料用量為570～620 kg/m3時，再生混凝土抗壓強度呈顯著上升趨勢，增幅為28.9%?？傊?，粗骨料取代率為70%以內(nèi)，膠凝材料用量對高強再生混凝土抗壓強度影響程度不大，粗骨料取代率為100%時，膠凝材料用量對強度影響較為顯著。

3 結(jié)語

（1）高強再生混凝土的抗壓強度隨粗骨料取代率的增大呈現(xiàn)先降后升的趨勢，在水膠比為0.28時，粗骨料取代率達(dá)到100%時，再生混凝土強度達(dá)到峰值。

（2）采用同步調(diào)整水膠比和再生骨料取代率水平的方法，在采用較低水膠比的情況下，采用高水平粗骨料取代率，如取代率達(dá)到100%，對取得高強度再生混凝土比較有利。如果要在一定程度上提高水膠比，則適當(dāng)降低粗骨料取代率，如取代率為70%，也可以獲得較好效果。

（3）水膠比對高強再生混凝土強度的影響是較為顯著的，這與普通混凝土是基本一致的，即隨著水膠比的增加，高強再生混凝土的強度呈下降趨勢；但粗骨料取代率為70%時，適當(dāng)提高水膠比對取得較高強度較為有利。

（4）增加膠凝材料用量對提高再生混凝土強度影響程度并不大，僅在再生骨料取代率達(dá)到100%時，且在膠凝材料達(dá)到一定用量基礎(chǔ)上繼續(xù)增加用量才可以獲得較高強度。

參考文獻(xiàn)

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