自密實再生混凝土梁凍融后性能試驗研究★

張桐銘 時廣鵬 何藝江 賈艷東

(遼寧工業大學土木建筑工程學院，遼寧錦州 121001)

隨著城市化進程的加快，城市改造和建筑工業的迅速發展，作為主要建筑材料的混凝土正以驚人的速度消耗著天然骨料。與此同時，一些老舊建筑物、構筑物、城市基礎設施的老化和服務年限到期，使得越來越多的土木工程建設項目報廢拆除，而產生大量的建筑拆除廢料和垃圾，由此造成諸多不良后果［1］。

所謂再生混凝土，就是將廢棄的混凝土塊經破碎、篩分、凈化后按一定比例混合形成再生骨料，然后利用其部分或全部替代天然骨料配制而成的混凝土。再生混凝土是一種綠色生態混凝土，具有十分明顯的環境效益、經濟效益和社會效益［2，3］。再生骨料按照粒徑的大小分為再生粗骨料(粒徑大于5 mm)和再生細骨料(粒徑為0.16 mm～5 mm)。完全滿足世界環境組織提出的“綠色”的三大含義:1)節約資源、能源;2)不破壞環境，更有利于環境;3)可持續發展，既可滿足當代人的需要，又不危害后代人。

目前國內外對于自密實再生混凝土構件研究得還比較少，若對于自密實再生混凝土構件及其性能有更進一步的研究、使用之后，必將減少建筑垃圾，帶來良好的經濟和社會效益。

1 試驗概況

1.1 試件設計

本次試驗共制作12個尺寸為150 mm×150 mm×150 mm的立方體試件以及2根長1.5 m，截面150 mm×200 mm的自密實混凝土梁(L-1(N)為自密實再生混凝土梁(試塊)，L-2(R)為自密實天然混凝土梁(試塊))為研究對象，混凝土粗骨料采用粒徑5 mm～20 mm連續級配，水泥為渤海牌42.5級普通硅酸鹽水泥，細骨料為Ⅱ區中砂，水采用自來水。試件的基本尺寸參數見表1。

表1 試件的基本尺寸參數

1.2 材料性能

混凝土按照C30強度等級設計［4］，混凝土各用料特征見表2，鋼筋采用HRB400，其主要力學性能見表3，配合比見表4，澆筑后室內灑水養護(137，112)d，實測強度見表5。

表2 混凝土各用料特征

表3 鋼筋主要力學性能

1.3 試件制作及凍融

按預定尺寸加工模板，注意模板質量。澆筑混凝土時，需要不斷插搗混凝土。澆筑完成后，清理試件外壁，并對試件進行室內養護。圖1為制作的梁。L-1養護137 d，L-2養護112 d后，對兩根梁及立方體試塊放在凍融箱進行凍融，溫度條件為(-20℃～5℃)，凍融循環100次，最后貼應變片進行各類數據采集通道線的連接，進行試驗。

表4 混凝土配合比

表5 混凝土實測強度

圖1 梁制作

1.4 試驗加載及量測

加載試驗在校結構實驗室5 000 kN壓剪試驗機上進行。試件加載由微機控制，加載分兩個階段，第一階段即荷載達到試件計算極限荷載70%前采用分級加載，之后采用連續加載，加載速度0.8 kN/s持荷90 s。每個試件跨中一側布置四處應變片，試件兩側分別布置兩個縱向位移傳感器，并通過數據采集系統自動記錄、量測，如圖2所示。

圖2 加載量測系統

2 試驗現象

試驗過程中兩試件的宏觀破壞現象有相似之處:加載初期試件處于彈性階段，無明顯變形;隨著荷載進一步增加，可以看出試件逐漸變形，L-1加載到42 kN時出現微裂縫，加載到53 kN時裂縫間距106 mm;隨著荷載繼續增加，達到極限荷載120.4 kN，梁破壞;L-2加載到33 kN時出現微裂縫，加載到47 kN時裂縫間距95 mm，最大承載力為110.2 kN。試件的破壞形態見圖3。

圖3 試件破壞形態

3 主要試驗結果及分析

1)荷載—變形曲線見圖4。2)極限承載力。兩試件的試驗結果見表6。由以上數據可以得出自密實再生骨料混凝土與自密實普通混凝土有相近的受力性能，自密實再生混凝土梁破壞荷載與自密實普通混凝土梁的破壞荷載值相近，因此在一些工程項目中可以使用自密實再生混凝土。

圖4 試件的荷載—位移曲線

表6 試件試驗結果

4 結語

1)利用再生骨料配制自密實再生混凝土可行。2)自密實再生骨料混凝土梁凍融后承載力并不低于自密實天然骨料混凝土梁的承載力。

［1］張金鎖.薄壁方鋼管再生混合柱的軸壓和抗震性能試驗研究［D］.廣州:華南理工大學，2011.

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

［3］王武祥.建筑垃圾的循環利用［J］.建材發展導向，2005(1):67-71.

［4］賈艷東，王云洋，孫志屏，等.自密實再生混凝土配合比設計及力學性能試驗研究［J］.四川建筑科學研究，2014，40(1):241-244，305.