再生粗骨料混凝土的抗壓強度試驗結果及分析

鄧閑文

摘要：在我國面臨的節約能源、保護環境與實現經濟可持續發展等問題的今天，再生骨料混凝土具有巨大的經濟和社會效益。因此，研究再生粗骨料對混凝土性能的影響具有重要的理論意義和應用價值。研究表明混泥土中用一定量的再生骨料取代天然骨料有能夠改變混泥土的抗壓強度的作用。為此有必要研究再生骨料取代率對混泥土抗壓強度的影響。

關鍵詞：再生粗骨料；混泥土；抗壓強度

中圖分類號：TU5 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）06（a）-0000-00

在我國面臨的節約能源、保護環境與實現經濟可持續發展等問題的今天，再生骨料混凝土具有巨大的經濟和社會效益。因此，研究再生粗骨料對混凝土性能的影響具有重要的理論意義和應用價值。研究表明混泥土中用一定量的再生骨料取代天然骨料有能夠改變混泥土的抗壓強度的作用。

本論文擬通過室內試驗研究再生骨料取代率對混泥土抗壓強度的影響規律，室內試驗工況為再生粗骨料壓碎指標，即其他條件相同的情況下，再生粗骨料的壓碎指標分別采用21.7%、19.2%、17.3%、15.1%。試驗時，采用萬能試驗機測試再生粗骨料混凝土的立方體抗壓強度。再生骨料混凝土與天然骨料混凝土相比，隨著骨料替代率的增加，再生混凝土棱柱體抗壓強度略有提高，應力應變曲線具有相似的形狀，在上升階段，再生混凝土與天然混凝土的應力應變曲線變化不大，但在下降段再生混凝土更為陡峭。

本文對不同再生骨料取代率下混凝土抗壓性能進行了研究。

1.實驗工況、材料及方法

1.1實驗工況

以水灰比為0.55基準配制再生混凝土，再生粗骨料的含水率均為2%，均以100%的取代率取代天然粗骨料，再生粗骨料的壓碎指標分別為21.8%、19.2%、17.3%、15.1%，配制四組不同的再生粗骨料混凝土。

1.2實驗材料

（1）水泥：P.O 42.5海螺牌水泥。水泥的化學成分見表2-1所示：

x（1）試件制備

本試驗根據《普通混凝土力學性能試驗方法標準》（GB/T 50081-2002）的規定測定再生混凝土立方體抗壓強度。按上述工況的配合比制作100mm×100mm×100mm立方體試件。用機械臺秤按比例分別稱量水泥、砂、粗骨料和水，精確至0.05kg。首先將稱量的水泥、砂、倒入攪拌機中，開啟攪拌機攪拌，30s時加入事先稱量好的自來水，90s時將粗骨料倒入攪拌機中，至150s時關閉攪拌機電源。用鐵鏟將再生混凝土拌合物放入100mm×100mm×100mm試模中，將裝有漿體的試模放在振動臺上振動約60s，用抹刀抹平表面，靜置待其硬化，24h后拆模、標記編號，拆模后立即放入水中進行養護。將分別養護3d、7d、28d的不同配合比試件進行抗壓強度測定，抗壓強度最終取3塊試件的平均值。

本試驗制備試件所用的主要儀器與工具如圖1所示。

圖1 試驗制備試件所用的主要儀器與工具圖

（2）立方體抗壓強度測試方法

分別在7d、14d、28d齡期時從每組12個試塊中取三塊，在SYE-2000型混凝土壓力試驗機上測定其強度.試件從養護箱取出應及時進行試驗，將試件表面與試驗機上下承壓板面擦干凈。將試件安放在試驗機的下壓板上，試件的承壓面應與試塊成型時的頂面垂直，試件的中心與承壓板中心重合，放置好試塊后首先關閉試驗機出油閥，打開給油閥，然后開動試驗機。待試件破壞，試驗機上顯示壓力值開始降低時關閉試驗機，關閉給油閥，打開出油閥，讀取并記錄試驗機屏幕上顯示的壓力值峰值和試件抗壓強度峰值。

抗壓強度的計算公式為：

式中：——混凝土立方體抗壓強度（MPa）；

——試件破壞荷載；

——試件承壓面積（mm2）

每個齡期每個配合比的三塊試件測試強度，最終強度值的確定應符合下列規定：

①三個試件實測值的算術平均值作為該組試件的強度值（精確至0.1MPa）。

②如果三個測值中的最大值或最小值中有個與中間值的差值超過中間值的15%，則需把最大及最小值一并舍去，取中間值作為該組試件的抗壓強度值；

③如果最大值和最小值與中間值的差均超過中間值的15%，則該組試件的試驗結果無效。對抗壓強度數據進行縱向和橫向的比較，分析不同再生粗骨料取代率、壓碎指標和含水率對對再生混凝土抗壓強度的發展規律的影響。

2.實驗結果與分析

2.1 實驗結果

再生粗骨料取代率分別為0%、30%、60%、100%的混凝土試塊在3d、7d、28d三個齡期時的抗壓強度試驗值見表4-1。

表4-1再生粗骨料不同取代率時的試塊各齡期強度值（MPa）

由表4-1的試驗數據可繪出再生粗骨料取代率與再生混凝土立方體抗壓強度之間的關系曲線，如圖4-1所示。

a.不同取代率時抗壓強度曲線

b.不同齡期時的抗壓強度曲線

2.2實驗分析

由圖4-1（a）可知，隨著再生粗骨料取代率的增加，混凝土在3d、7d、28d三個齡期的抗壓強度總體呈現減小的趨勢，取代率為30%的再生混凝土相對于天然混凝土的28天抗壓強度降低了10.99%，這主要是由于再生粗骨料孔隙率較高，承受壓力時容易形成應力集中所致；當取代率增大到60%左右時，再生混凝土雖然相對于天然混凝土的抗壓強度是減小的，其28天平均強度比天然混凝土減小1.52%，但是減小的幅度相對于取代率為30%時變小了，這可能是因為此時再生粗骨料與天然粗骨料所形成的級配較優，粗骨料與水泥石基體界面間的強度得到一定程度的發展；當取代率增大到100%時，其28天抗壓強度相對于天然混凝土降低了11.34%，與30%的取代率相當，這可能是因為由于大量地使用再生粗骨料，粗骨料強度以及粗骨料與水泥石基體界面間的強度都得到削弱，說明大量地用再生粗骨料取代天然粗骨料對強度增長并不是最優的，當水泥強度、粗骨料強度及水泥與粗骨料的界面強度都得到較好的發展時，混凝土的強度最大，本試驗中再生粗骨料的最佳取代率為60%。

由圖4-1（b）可以看出再生粗骨料的取代率不同時，再生混凝土抗壓強度均隨著齡期的增加而增大。再生混凝土早期抗壓強度與取代率為0%的混凝土相差不大，但是天然混凝土后期強度增長迅速，而再生混凝土的強度雖然也在增長，但是增速較天然混凝土緩慢許多，這可能是因為再生粗骨料表面一般包裹著水泥砂漿的石子、少部分與砂漿完全脫離的石子等，比較容易鎖住水分，使得水泥的水化過程趨于均勻，而不是集中在早期。

3.結論

通過比較分析不同再生粗骨料混凝土試塊的3天、7天和28天立方體抗壓強度的試驗結果，發現再生混凝土的抗壓強度均低于天然混凝土，本文中取代率為60%時的再生混凝土抗壓強度較佳；隨著再生粗骨料壓碎指標的增大，再生混凝土的抗壓強度降低；隨著再生粗骨料含水率的增加，再生混凝土的抗壓強度也有增大的趨勢，本文中再生粗骨料含水率為8%時的抗壓強度最好。

參考文獻

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