再生粗骨料混凝土抗壓性能試驗研究

王新建，張興華

(商丘師范學院建筑與土木工程學院，河南商丘476000)

隨著我國城市化建設進程加快，產生了大量的建筑垃圾，其中廢舊混凝土約占1/3［1］.目前處理建筑垃圾基本采用填埋或堆放的方法，造成了環境污染和資源浪費.而另一方面，隨著我國經濟建設飛速發展，基礎建設規模加大，建筑材料需求量大幅上升，甚至面臨短缺，凸顯了建筑業可持續發展與資源浪費的矛盾.建筑垃圾的再利用既可以處理建筑垃圾，又能夠就地取材重復利用，達到保護環境和降低成本的目的.再生混凝土因其具有環境效益和經濟效益而得到了大力推廣，國外的相關研究進行的較早，并出臺了再生混凝土規范，再生骨料得到大量應用.我國近年來對再生混凝土進行了各種研究［2－6］，成果越來越豐富，但仍有很多方面需要補充和深化.本文擬研究再生粗骨料的來源及其原始強度以及再生粗骨料替代率對再生混凝土抗壓強度的影響，為再生混凝土性能研究提供理論參考.

1 試驗設計

1.1 原材料選取

為了使研究更接近實際情況，對比再生粗骨料來源混凝土原始強度對再生混凝土強度的影響，本研究采集了三種廢棄混凝土:商丘市天成家園改造項目拆除的廢舊建筑中框架梁、商丘師范學院擴建項目拆除的混凝土路面和材料試驗用過的混凝土試件.由于再生粗骨料級配對再生混凝土強度有很大影響［7］，廢舊混凝土均經人工破碎后篩分，取各類粗骨料粒徑范圍4.75－31.5 mm，級配曲線類似，同時選取天然粗骨料配制混凝土以便于對比.其基本特性如表1、表2所示.

1.2 試件制備

本試驗選用42.5級水泥，基本性能指標見表3.拌合用水為自來水，細骨料采用本地天然河沙，過篩取4.75 mm以下粒徑.

為便于對比，試塊全部按照C30強度等級配制，且使用相同的配合比.由于目前沒有專門的再生混凝土配合比標準，采用普通混凝土混凝土配合比設計規程［8］試配.試件編號N－0表示全部使用天然粗骨料制備的試件，R1－30表示用編號為R1的再生粗骨料制備的試件，再生粗骨料取代率為30%.R3－1－30表示用編號為R3－1的再生粗骨料制備的試件，再生粗骨料取代率為30%，余類推.試件配合比設計見表4(以編號為R1的粗骨料配合比為例，余類推).試件制作時采用同一容量為50 L的攪拌機，二次投料法拌合，所有試件由同一班組一批制作完成，試件尺寸為100 mm×100 mm×100 mm，共26組78塊試件，試件成型24 h后拆模，標準養護.

表1 粗骨料來源及其基本特征

表2 粗骨料基本特性

表3 42.5級水泥的性能指標

表4 混凝土配合比設計

2 試驗分析

2.1 試驗方法和結果

試件養護28 d后取出，統一按照普通混凝土力學性能試驗方法標準［9］進行試驗.試驗過程發現再生混凝土破壞形態與普通混凝土類似，其破壞面主要是粗骨料界面，未發現再生粗骨料破壞，破壞基本發生在再生粗骨料和水泥膠凝體間的粘結面上.試壓過程中均未出現無效試驗結果，取三個試驗值的平均值作為試件抗壓強度值.經換算后，天然混凝土試件抗壓強度為35.8 Mpa，再生粗骨料混凝土試件的試驗結果如表5所示.

表5 再生混凝土試件抗壓強度試驗結果 /(Mpa)

2.2 試驗分析

從表5中數據可以判斷，再生粗骨料混凝土的抗壓強度均低于天然粗骨料混凝土，其主要原因是由于再生粗骨料表面附著有廢舊水泥砂漿，并且在破碎采集粗骨料過程中原膠結面遭到破壞，形成了薄弱環節，澆注再生混凝土時這些微小創面沒有被新的膠凝體填充，再次受壓時破壞先從原微創面發生，導致強度降低.再生粗骨料混凝土抗壓強度與粗骨料取代率之間沒有固定的聯系，可見取代率對抗壓強度影響較小，無論取代率大小，均能達到試配強度，說明應用再生粗骨料生產普通混凝土是科學可行的.從表5還可以看到，再生粗骨料來源對再生混凝土抗壓強度有一定影響，原始混凝土強度低，質量較差時配制的再生混凝土強度整體較低，如R2再生骨料配制的混凝土.原始混凝土強度較高，質量較好的再生粗骨料配制的再生混凝土強度相對較高，如用編號為R1和R3－3的再生粗骨料配制的混凝土.

3 結論

(1)用再生粗骨料配制混凝土抗壓強度普遍低于天然骨料混凝土，但可以達到普通強度等級.原始混凝土的質量情況和強度等級對再生混凝土抗壓強度有一定影響，用質量好強度高的原始混凝土再生的粗骨料配制混凝土，其相應抗壓強度相對較高，而由質量較差強度較低的原始混凝土得到的再生粗骨料配制的混凝土抗壓強度相對較低.

(2)對單一再生粗骨料品種而言，再生粗骨料替代率對再生混凝土抗壓強度有一定的影響，全部使用單一粗骨料配制混凝土時其抗壓強度相對較高，混合骨料配制的混凝土抗壓強度稍有降低，整體差異不大.

(3)用再生粗骨料配制高強度混凝土及其力學性能等方面有待于進一步研究.

［1］劉婷婷，張濤.再生混凝土研究現狀與存在的問題［J］.山東建材，2005(4):58－60.

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［3］陳德玉，劉來寶等.不同因素對再生混凝土抗凍性的影響［J］.武漢理工大學學報，2011，33(5):54－58.

［4］王文仲，鄭秀梅等.寒冷地區再生混凝土抗凍性能試驗研究［J］.混凝土，2012(10):30－35.

［5］肖建莊.再生混凝土［M］.北京:中國建筑工業出版社，2008.

［6］李秋義，全洪珠.再生混凝土性能與應用技術研究［M］.北京:中國建筑工業出版社，2010.

［7］石建光，許岳周.再生混凝土骨料級配對混凝土強度的影響研究［J］.中國科技論文在線，2006，11，6.

［8］中國建筑科學研究院.JGJ55－2011普通混凝土配合比設計規程［S］.北京:中國建筑工業出版社，2011.

［9］中國建筑科學研究院.GB/T50081－2002普通混凝土力學性能試驗方法［S］.北京:中國建筑工業出版社，2003.