不同取代率再生粗骨料混凝土的力學(xué)性能

閆 龍　喻 俊

(1.武漢洪東方建設(shè)工程質(zhì)量檢測(cè)有限公司，湖北 武漢　430000；2.西安工業(yè)大學(xué)建筑工程學(xué)院，陜西 西安　710032)

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不同取代率再生粗骨料混凝土的力學(xué)性能

閆 龍1，2喻 俊1

(1.武漢洪東方建設(shè)工程質(zhì)量檢測(cè)有限公司，湖北 武漢430000；2.西安工業(yè)大學(xué)建筑工程學(xué)院，陜西 西安710032)

采用人工破碎的方式，把某路面廢棄的C25混凝土破碎后，參照普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)范配制再生混凝土，設(shè)計(jì)了30個(gè)不同再生粗骨料取代率標(biāo)準(zhǔn)試塊進(jìn)行抗壓強(qiáng)度和劈裂抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)，并以普通混凝土為基準(zhǔn)進(jìn)行比較分析，試驗(yàn)結(jié)果表明：再生粗骨料的取代率為50%時(shí)，抗壓強(qiáng)度相對(duì)較高；再生混凝土的劈裂抗拉強(qiáng)度與普通混凝土較為相似。

再生混凝土，抗壓強(qiáng)度，劈裂抗拉強(qiáng)度，取代率

隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，近些年來城市建設(shè)發(fā)展較快，在對(duì)原有建筑物的拆除過程中必然會(huì)導(dǎo)致大量的建筑垃圾產(chǎn)生。大量的廢棄混凝土將會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生一定的負(fù)面影響，同時(shí)新建建筑物也會(huì)加大對(duì)自然資源的消耗，為倡導(dǎo)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，創(chuàng)造環(huán)境友好型社會(huì)，從根本上解決廢棄混凝土的處理問題，必須實(shí)現(xiàn)對(duì)廢棄混凝土的再利用，發(fā)展再生混凝土。再生混凝土是一種具有經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益的可持續(xù)發(fā)展綠色混凝土，也是當(dāng)今社會(huì)重點(diǎn)研究的對(duì)象[1]。目前對(duì)再生混凝土力學(xué)性能的研究比較少，因此，為了推廣再生混凝土在實(shí)際工程中的應(yīng)用，本文通過對(duì)再生混凝土抗壓強(qiáng)度和劈裂抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)研究分析，深入了解再生混凝土的基本力學(xué)性能，探討合適的取代率。

1　試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.1試驗(yàn)原材料

水泥選用海螺牌32.5R普通硅酸鹽水泥，其表觀密度為3 100 kg/m3，基本性能見表1。砂為中砂，細(xì)度模數(shù)為2.75，中砂含水率為2.7%，含泥量小于2%。天然粗骨料為某石場(chǎng)連續(xù)級(jí)配碎石，最大粒徑為20 mm，再生骨料由某路面廢棄混凝土破碎后經(jīng)過篩分后制得，最大粒徑為20 mm，級(jí)配良好，廢棄混凝土標(biāo)號(hào)為C25。水為普通自來水。根據(jù)JGJ 52—2006普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)定了粗骨料的基本性能，結(jié)果見表2。

表1　水泥的基本性能

表2　粗骨料的基本性能

由表2可以看出，再生骨料與天然骨料相比有密度低、吸水率高和壓碎指標(biāo)大的特點(diǎn)，由于再生骨料中含有大量的水泥砂漿，所以再生骨料的空隙率一般較高，強(qiáng)度低[2]。

1.2混凝土配合比設(shè)計(jì)

本研究采用0.47水灰比，混凝土試件共分5組，編號(hào)為NC的是普通混凝土，編號(hào)為RC-25，RC-50，RC-75，RC-100的分別表示再生粗骨料取代率為25%，50%，75%和100%的再生混凝土。參照J(rèn)GJ 55—2011普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程進(jìn)行，在對(duì)再生混凝土攪拌過程中，為了達(dá)到與普通混凝土坍落度相同，在配制再生混凝土之前對(duì)再生粗骨料進(jìn)行了預(yù)濕[3]，再生混凝土的配合比見表3。

表3　再生混凝土的配合比

1.3試件制作與養(yǎng)護(hù)

再生混凝土拌合物采用一臺(tái)容量為50 L的攪拌機(jī)攪拌，先將砂和水泥攪拌至均勻，然后加入粗骨料繼續(xù)攪拌，最后加入水，攪拌一定時(shí)間后，測(cè)量其坍落度。待其坍落度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后將混凝土拌合物注入到尺寸為150 mm×150 mm×150 mm的標(biāo)準(zhǔn)鋼模中并用振動(dòng)臺(tái)搗實(shí)成型，24 h后拆模。將再生混凝土試塊放入標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室至28 d后進(jìn)行抗壓強(qiáng)度和劈裂抗拉強(qiáng)度力學(xué)試驗(yàn)。

2　試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1抗壓強(qiáng)度

利用混凝土立方體抗壓強(qiáng)度公式計(jì)算出混凝土立方體試件抗壓強(qiáng)度，按式(1)計(jì)算：

fcc=F/A

(1)

其中，fcc為混凝土立方體試件抗壓強(qiáng)度，MPa；F為試件破壞荷載，N；A為試件承壓面積，mm2。

試驗(yàn)實(shí)測(cè)按式(1)計(jì)算得到的各組不同粗骨料取代率再生混凝土的抗壓強(qiáng)度如表4所示，并將不同粗骨料取代率的再生混凝土抗壓強(qiáng)度的變化情況進(jìn)行對(duì)比分析，如圖1所示。

表4　抗壓強(qiáng)度值

由表4可見：由廢棄的混凝土作為試驗(yàn)的粗骨料，試配的C25再生混凝土實(shí)測(cè)的抗壓強(qiáng)度值在22.2 MPa～27.6 MPa之間波動(dòng)，不同骨料取代率的抗壓強(qiáng)度均值為25.7 MPa。

從圖1可知，再生混凝土的抗壓強(qiáng)度與普通混凝土相比有所降低，降低幅度在10%～25%。當(dāng)再生骨料的取代率為50%時(shí)，再生混凝土的抗壓強(qiáng)度達(dá)到最大值且與普通混凝土的抗壓強(qiáng)度比較接近。當(dāng)取代率大于50%時(shí)，再生混凝土的抗壓強(qiáng)度明顯下降，降低的原因可能是再生骨料的孔隙率較大而且再生骨料與新砂漿的粘結(jié)比較弱[4]。

2.2劈裂抗拉強(qiáng)度

混凝土劈裂抗拉強(qiáng)度Rt按式(2)計(jì)算：

(2)

其中，Rt為混凝土劈裂抗拉強(qiáng)度，MPa；P為極限荷載，N；A為試件劈裂面面積,mm2。

試驗(yàn)實(shí)測(cè)按式(2)計(jì)算得到各組不同粗骨料取代率再生混凝土的劈裂抗拉強(qiáng)度如表5所示，并將不同粗骨料取代率的再生混凝土劈裂抗拉強(qiáng)度的變化情況進(jìn)行對(duì)比分析，如圖2所示。

表5　劈裂抗拉強(qiáng)度值

編號(hào)骨料取代率/%單塊試件劈裂抗拉強(qiáng)度平均值/MPa平均值/MPaNC-003.402.722.832.83RC-25253.402.832.492.83RC-50502.612.151.812.15RC-75752.382.721.812.38RC-1001001.812.951.811.81

由表5可見，由廢棄的混凝土作為試驗(yàn)的粗骨料，試配的C25再生混凝土實(shí)測(cè)的劈裂抗拉強(qiáng)度值在1.81 MPa～2.83 MPa之間波動(dòng)，不同骨料取代率的劈裂抗拉強(qiáng)度均值為2.40 MPa。

從圖2可知，再生混凝土劈裂抗拉強(qiáng)度隨著取代率的變化呈一種波動(dòng)趨勢(shì)，降低幅度在16%～36%。其中取代率為50%，75%和100%的再生混凝土劈裂抗拉強(qiáng)度都低于天然骨料(NC-0)的混凝土，強(qiáng)度最低是取代率為100%的再生混凝土(RC-100)，比NC-0的強(qiáng)度低36%，降低的原因可能是再生粗骨料和新水泥漿體之間界面的粘結(jié)破壞和再生粗骨料本身的斷裂破壞[3]。強(qiáng)度最高的是取代率為25%的再生混凝土(RC-25)，與天然骨料(NC-0)混凝土劈裂抗拉強(qiáng)度相似。

3　結(jié)語

通過對(duì)30個(gè)不同骨料取代率的再生混凝土試件進(jìn)行抗壓和劈裂抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)，得出以下結(jié)論：

1)由廢棄的C25混凝土為粗骨料的再生混凝土抗壓強(qiáng)度值在22.2 MPa～27.6 MPa之間波動(dòng)，隨著再生骨料取代率的增加呈先減小后增大又逐漸減小的趨勢(shì)，降低幅度在10%～25%；再生粗骨料的取代率為50%時(shí)，抗壓強(qiáng)度相對(duì)較高且最佳水灰比為0.47左右。2)再生混凝土劈裂抗拉強(qiáng)度隨著取代率的變化呈一種波動(dòng)趨勢(shì)，降低幅度在16%～36%，降低的原因可能是再生粗骨料和新水泥漿體之間界面的粘結(jié)破壞和再生粗骨料本身的斷裂破壞。

[1]孫躍東，周德源.我國再生混凝土的研究現(xiàn)狀和需要解決的問題[J].混凝土，2006(4)：25-28.

[2]李佳彬，肖建莊，孫振平.再生粗骨料基本特性及其對(duì)混凝土性能的影響[J].建筑材料學(xué)報(bào)，2004，7(4)：390-395.

[3]肖建莊，雷斌，袁飚.不同再生粗集料混凝土劈裂抗拉強(qiáng)度分布特征[J].建筑材料學(xué)報(bào)，2008，11(2)：223-229.

[4]李鵬，李明亮.不同替代率再生混凝土抗壓強(qiáng)度研究[J].四川建材，2015，41(4)：12-14.

Mechanical properties of different substitution rate regeneration coarse aggregate concrete

Yan Long1,2Yu Jun1

(1.Wuhan Hong East Construction Engineering Quality Testing Co., Ltd, Wuhan 430000, China；2.School of Civil Engineering, Xi’an Technological University, Xi’an 710032, China)

Artificial way to put a broken pavement crushed waste concrete C25, referring ordinary concrete mix design specifications formulated recycled concrete. We designed 30 different recycled coarse aggregate replacement rate standard test block compressive strength and splitting tensile strength test, and natural aggregate concrete as a reference comparative analysis. The results showed that: recycled coarse aggregate substitution rate of 50%, the compressive strength of relatively, splitting tensile strength of recycled concrete and ordinary concrete is similar.

recycled concrete, compressive strength, splitting tensile strength, substitution rate

1009-6825(2016)25-0110-03

2016-06-27

閆龍(1988- ),男,碩士

TU528

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