不同比例再生粗骨料對混凝土性能的影響研究*

耿飛，張凱峰，劉開平，王寧，溫久然，王希明（. 中建西部建設北方有限公司，陜西 西安 706；. 長安大學 材料科學與工程學院，陜西 西安 7006）

不同比例再生粗骨料對混凝土性能的影響研究*

耿飛1，張凱峰1，劉開平2，王寧1，溫久然2，王希明2
（1. 中建西部建設北方有限公司，陜西 西安 710116；2. 長安大學 材料科學與工程學院，陜西 西安 710061）

本文研究了 5～10mm 和 10～20mm 再生骨料不同搭配比例和取代率對混凝土工作性能和力學性能的影響。結果表明：當再生骨料搭配比例 1:9、取代率為 20% 時，再生混凝土 7d、28d 立方體抗壓強度分別提高了 2.1% 和 3.5%；當再生骨料搭配比例 5:5、取代率為 30% 時，再生混凝土 7d、28d 立方體抗壓強度分別提高了 1.6% 和 7.2%，而且流動性最佳；不同粒徑不同搭配比例再生骨料對新拌混凝土的坍落度影響不大，但對擴展度的影響效果較顯著。

寒區；裂隙；巖石；配比

0 引言

隨著城鎮化建設的加快，隨之產生的建筑垃圾數量與日俱增，而廢棄混凝土又占了很大比重[1]。處理這些廢棄混凝土需要大量費用，產生的環境問題也不容小覷[2]。將廢棄混凝土經破碎、分級等處理后作為再生骨料配制混凝土，這無疑可以消化掉相當一部分建筑垃圾，也必將改善環境問題[3-6]。為此人們進行大量研究，試圖用再生骨料代替天然骨料用于混凝土中。以往的研究大多只關注再生骨料取代率對抗壓強度等性能的影響，對于采用不同粒徑再生骨料按不同搭配比例混合成骨料研究得較少[7,8]。本文重點研究了再生骨料以不同粒徑、不同取代率對混凝土性能的影響。

1 試驗原材料及方法

1.1 原材料

（1）采用 P·O 42.5 水泥，基本性能如表1所示。

表1　水泥的物理與力學性能

（2）采用Ⅱ級粉煤灰，細度 19.5%，需水量比 104%，燒失量 3.1%。

（3）采用 S95 級礦粉，其密度 2.91g/cm3，7d 活性指數80%，28d 活性指數 98%。

（4）采用粗骨料 5～25mm 連續級配碎石；采用5～10mm 和 10～20mm 兩種連續級配再生粗骨料，性能指標見表 2。

表2　碎石性能指標

（5）細骨料采用渭河中砂，砂性能指標見表 3。

表3　砂性能指標

（6）減水劑采用聚羧酸高效減水劑，固含量 11.4%，減水率 26%。

（7）試驗用水采用西安市飲用自來水。

1.2 試驗方法

再生粗骨料性能檢測參照 GB/T 25177—2010《混凝土用再生粗骨料》進行；再生混凝土拌合物性能測試 GB/T 50080—2002《普通混凝土拌合物性能試驗方法標準》（附條文說明）進行；再生混凝土試件的成型、養護及強度檢測參照 GB/T 50081—2002《普通混凝土力學性能實驗方法標準》進行；再生混凝土立方體抗壓強度取 7d 和 28d 齡期強度數據。

2 再生混凝土配合比設計

再生混凝土中再生骨料粒徑為 5～10mm 和 10～20mm，兩者比例為 1:9 和 5:5；再生骨料飽和面干狀態取代碎石，且取代率為：0、20%、30% 和 40%；基準混凝土設計強度等級為 C40，及其再生混凝土配合比如表4所示。A 組表示再生骨料取代率為 0，B、C 和 D 組分別表示 5～10mm 與10～20mm 再生骨料按 1:9 比例搭配，取代碎石取代率分別為 20%、30% 和 40%，E、F 和 G 組分別表示 5～10mm 與10～20mm 再生骨料按 5:5 比例搭配，取代碎石取代率分別為20%、30% 和 40%。

3 試驗結果分析與討論

表4　再生混凝土配合比設計及試驗結果

3.1 不同粒徑的再生骨料以不同比例搭配對再生混凝土力學性能的影響

再生骨料相對于天然骨料而言孔隙率和吸水率都增大，隨著再生骨料取代率的不同，再生混凝土性能將發生不同變化。且再生骨料性能復雜，吸水率大和表面粗糙等，對再生混凝土的性能造成一定的影響，依據所測得再生骨料的堆積密度等性能，選擇 5～10mm 與 10～20mm 再生骨料搭配比例為 1:9 與 5:5 進行試驗，前者孔隙率較小，后者連續性較好。各組再生混凝土立方體抗壓強度值分別見圖 1 和圖 2。

圖1　搭配比例 1:9 時不同取代率再生混凝土抗壓強度變化

圖2　搭配比例 5: 5 時不同取代率再生混凝土抗壓強度變化

從圖 1 中可以看出：隨著取代率的增加，再生混凝土 7d和 28d 立方體抗壓強度均呈先增加后降低趨勢；再生骨料取代率為 30% 和 40% 時，再生混凝土的立方體抗壓強度均低于基準組，而再生骨料取代率為 20% 時，再生混凝土 7d 和 28d立方體抗壓強度均最高，且高于基準組，分別提高了 2.1% 和3.5%；從圖 2 中可以看出：隨著再生骨料取代率的增加，再生混凝土的立方體 7d 和 28d 抗壓強度均呈先增加后降低趨勢；不同再生骨料取代下再生混凝土的立方體抗壓強度均高于基礎組；當再生骨料取代率在 30% 時，7d 和 28d 抗壓強度均最高，分別提高了 1.6% 和 7.2%。由圖 1 和圖 2 可知，隨著取代率的增加，再生混凝土抗壓強度變化過程一致，只是峰值出現的位置不一樣，可能受到原材料性能以及試驗環境的影響。

總體來說每組均存在一個最佳取代率使得抗壓強度達到最大值；在此配合比和原材料條件下，不同比例搭配與不同取代率再生骨料混凝土的強度完全滿足標準要求。

3.2 不同粒徑的再生骨料以不同比例搭配對水泥混凝土工作性能的影響

不同粒徑的再生骨料搭配使得骨料的連續性有所不同，用其拌制成的水泥混凝土的工作性能也會有些區別，不同搭配比例對再生混凝土坍落度和擴展度的影響見圖 3。

圖3　不同搭配比例、不同取代率再生混凝土坍落度與擴展度值變化

圖 3 中分析得出：5～10mm 與 10～20mm 再生骨料以不同比例搭配對粘聚性影響不是很明顯，坍落度保持穩定，擴展度有些細微的變化；所得結果與原材料檢測得出的不同比例搭配時骨料連續性較好基本吻合，兩種不同粒徑不同搭配比例所拌制成的混凝土坍落度沒有明顯的變化，說明不同粒徑不同搭配比例對坍落度影響不大，但對擴展度的影響效果較顯著。

4 結論

（1）再生骨料搭配比例 1:9、取代率為 20% 時，再生混凝土 7d 和 28d 立方體抗壓強度均最高，且高于基準組，分別提高了 2.1% 和 3.5%；再生骨料搭配比例 5:5、取代率為 30%時，7d 和 28d 抗壓強度均最高，分別提高了 1.6% 和 7.2%。

（2）不同粒徑不同搭配比例對新拌再生骨料混凝土的坍落度影響不大，但對擴展度的影響效果較顯著。

（3）總體來說，搭配比例為 5:5 的再生骨料混凝土力學性能和工作性能均好于搭配比例為 1:9，而且在本研究的原材料和配合比條件下，制備的再生骨料混凝土的強度完全滿足C40 強度等級要求。

[1] 肖建莊．再生混凝土[M]．北京：中國建筑工業出版社，2008．

[2] 李秋義．再生混凝土性能與應用技術[M]．北京：中國建材工業出版，2010．

[3] 王寧，張凱峰，孟剛，等．不同狀態再生細骨料對混凝土性能的影響研究[J]．硅酸鹽通報，2015, 34(11): 269-272．

[4] 付俊飛．建筑垃圾再生骨料混凝土及構件受力性能試驗研究[D]．鄭州：鄭州大學學位論文，2010．

[5] 李婷．再生骨料缺陷對再生混凝土力學性能影響的研究[D]．北京：北京交通大學學位論文，2013．

[6] 張九峰．再生骨料混凝土力學性能特征及其影響因素[D].北京：北京交通大學學位論，2010．

[7] 卞立波，劉娟紅．兩種不同狀態再生細骨料混凝土工作性能的研究[J]．混凝土，2013,04: 77- 79．

[8] 楊海濤，田石柱．高強再生骨料混凝土的配制及性能研究[J]．功能材料，2013,44(17): 2523-2527．

［通訊地址］陜西省西安市長安區王寺西街 中建西部建設北方有限公司研發中心（710116）

陜西省科技廳項目（2015KTZDSF03-08）；陜西省住房和城鄉建設廳建設科技計劃項目（陜建科函 (2015)19 號）

耿飛（1987—），男，碩士研究生，助理工程師，中建西部建設北方有限公司研發中心研發員。