不同取代率再生粗骨料混凝土的力學性能

閆 龍　喻 俊

(1.武漢洪東方建設工程質量檢測有限公司，湖北 武漢　430000；2.西安工業大學建筑工程學院，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性能

閆 龍1，2喻 俊1

(1.武漢洪東方建設工程質量檢測有限公司，湖北 武漢430000；2.西安工業大學建筑工程學院，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計規范配制再生混凝土，設計了30個不同再生粗骨料取代率標準試塊進行抗壓強度和劈裂抗拉強度試驗，并以普通混凝土為基準進行比較分析，試驗結果表明：再生粗骨料的取代率為50%時，抗壓強度相對較高；再生混凝土的劈裂抗拉強度與普通混凝土較為相似。

再生混凝土，抗壓強度，劈裂抗拉強度，取代率

隨著我國經濟建設的快速發展，近些年來城市建設發展較快，在對原有建筑物的拆除過程中必然會導致大量的建筑垃圾產生。大量的廢棄混凝土將會對環境產生一定的負面影響，同時新建建筑物也會加大對自然資源的消耗，為倡導可持續發展戰略，創造環境友好型社會，從根本上解決廢棄混凝土的處理問題，必須實現對廢棄混凝土的再利用，發展再生混凝土。再生混凝土是一種具有經濟效益和環保效益的可持續發展綠色混凝土，也是當今社會重點研究的對象[1]。目前對再生混凝土力學性能的研究比較少，因此，為了推廣再生混凝土在實際工程中的應用，本文通過對再生混凝土抗壓強度和劈裂抗拉強度試驗研究分析，深入了解再生混凝土的基本力學性能，探討合適的取代率。

1　試驗設計

1.1試驗原材料

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，細度模數為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連續級配碎石，最大粒徑為20 mm，再生骨料由某路面廢棄混凝土破碎后經過篩分后制得，最大粒徑為20 mm，級配良好，廢棄混凝土標號為C25。水為普通自來水。根據JGJ 52—2006普通混凝土用砂、石質量及檢驗方法標準，測定了粗骨料的基本性能，結果見表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大的特點，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，強度低[2]。

1.2混凝土配合比設計

本研究采用0.47水灰比，混凝土試件共分5組，編號為NC的是普通混凝土，編號為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JGJ 55—2011普通混凝土配合比設計規程進行，在對再生混凝土攪拌過程中，為了達到與普通混凝土坍落度相同，在配制再生混凝土之前對再生粗骨料進行了預濕[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試件制作與養護

再生混凝土拌合物采用一臺容量為50 L的攪拌機攪拌，先將砂和水泥攪拌至均勻，然后加入粗骨料繼續攪拌，最后加入水，攪拌一定時間后，測量其坍落度。待其坍落度達到設計要求后將混凝土拌合物注入到尺寸為150 mm×150 mm×150 mm的標準鋼模中并用振動臺搗實成型，24 h后拆模。將再生混凝土試塊放入標準養護室至28 d后進行抗壓強度和劈裂抗拉強度力學試驗。

2　試驗結果與分析

2.1抗壓強度

利用混凝土立方體抗壓強度公式計算出混凝土立方體試件抗壓強度，按式(1)計算：

fcc=F/A

(1)

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

試驗實測按式(1)計算得到的各組不同粗骨料取代率再生混凝土的抗壓強度如表4所示，并將不同粗骨料取代率的再生混凝土抗壓強度的變化情況進行對比分析，如圖1所示。

表4　抗壓強度值

由表4可見：由廢棄的混凝土作為試驗的粗骨料，試配的C25再生混凝土實測的抗壓強度值在22.2 MPa～27.6 MPa之間波動，不同骨料取代率的抗壓強度均值為25.7 MPa。

從圖1可知，再生混凝土的抗壓強度與普通混凝土相比有所降低，降低幅度在10%～25%。當再生骨料的取代率為50%時，再生混凝土的抗壓強度達到最大值且與普通混凝土的抗壓強度比較接近。當取代率大于50%時，再生混凝土的抗壓強度明顯下降，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比較弱[4]。

2.2劈裂抗拉強度

混凝土劈裂抗拉強度Rt按式(2)計算：

(2)

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

試驗實測按式(2)計算得到各組不同粗骨料取代率再生混凝土的劈裂抗拉強度如表5所示，并將不同粗骨料取代率的再生混凝土劈裂抗拉強度的變化情況進行對比分析，如圖2所示。

表5　劈裂抗拉強度值

編號骨料取代率/%單塊試件劈裂抗拉強度平均值/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的粗骨料，試配的C25再生混凝土實測的劈裂抗拉強度值在1.81 MPa～2.83 MPa之間波動，不同骨料取代率的劈裂抗拉強度均值為2.40 MPa。

從圖2可知，再生混凝土劈裂抗拉強度隨著取代率的變化呈一種波動趨勢，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度都低于天然骨料(NC-0)的混凝土，強度最低是取代率為100%的再生混凝土(RC-100)，比NC-0的強度低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破壞和再生粗骨料本身的斷裂破壞[3]。強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)混凝土劈裂抗拉強度相似。

3　結語

通過對30個不同骨料取代率的再生混凝土試件進行抗壓和劈裂抗拉強度試驗，得出以下結論：

1)由廢棄的C25混凝土為粗骨料的再生混凝土抗壓強度值在22.2 MPa～27.6 MPa之間波動，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，降低幅度在10%～25%；再生粗骨料的取代率為50%時，抗壓強度相對較高且最佳水灰比為0.47左右。2)再生混凝土劈裂抗拉強度隨著取代率的變化呈一種波動趨勢，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混凝土性能的影響[J].建筑材料學報，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度分布特征[J].建筑材料學報，2008，11(2)：223-229.

[4]李鵬，李明亮.不同替代率再生混凝土抗壓強度研究[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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