一種粗骨料級配再生混凝土抗壓強度性能試驗研究

熊祖菁 黃 瑤

(1.湖北三峽職業技術學院，湖北 宜昌 443000； 2.桂林理工大學博文管理學院，廣西 桂林 541006)

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一種粗骨料級配再生混凝土抗壓強度性能試驗研究

熊祖菁1黃 瑤2

(1.湖北三峽職業技術學院，湖北 宜昌 443000； 2.桂林理工大學博文管理學院，廣西 桂林 541006)

采用同級配五種再生混凝土試驗組及一種天然骨料混凝土對照組，進行了立方體抗壓強度測定試驗，并分析了再生粗骨料細部構造對再生混凝土強度的影響，為類似問題的研究積累了經驗。

再生混凝土，粗骨料，抗壓強度，齡期

0 引言

通過近年來國內外的研究現狀可以看出，對再生混凝土的研究已經取得了一定的進展，尤其是對于不同取代率再生骨料取代粗骨料制成的再生混凝土的研究已經達到了相對成熟的階段，但是對于骨料級配的細部研究卻較少。相關文獻已得出相關結論：再生混凝土的抗壓強度等力學性能較普通混凝土差的一個重要原因是其重要組成材料再生粗骨料的強度及其骨料搭配不同所產生的影響。因此，根據相關規范，本文設計了六組細部構造不同的再生混凝土試驗試件進行立方體抗壓強度性能測試，以期探究再生粗骨料細部構造對再生混凝土強度的影響。

1 試驗思路

粗骨料級配好壞對節約水泥和保持混凝土是否具有良好的和易性有很大關系。在連續級配下，采用實驗室中標準方孔篩孔邊長分別為4.75 mm，9.5 mm，16 mm，19 mm，26.5 mm，31.5 mm等共6個篩孔級別，通過篩分試驗可以確定粗骨料的顆粒級配，根據規范1中規定粗骨料顆粒級配的標準得到如圖1所示的本試驗粗骨料顆粒級配曲線。

圖1中虛線部分之間區域為適宜級配區，實線為在此適宜級配范圍內本文所采用的粗骨料顆粒級配曲線。根據圖1中級配曲線可算出各粒徑范圍粗骨料所占質量百分比(見表1)。

表1 各粒徑范圍粗骨料所占質量百分比

2 試驗設計

2.1 試驗原材料

本試驗所有普通混凝土與再生混凝土試塊的設計強度為C30。試驗試塊尺寸：立方體150 mm×150 mm×150 mm；水泥：42.5普通硅酸鹽水泥；水：普通生活用水；天然骨料：天然細骨料為中砂，天然粗骨料為普通碎石，其粒徑約為5 mm～31.5 mm；再生骨料：某檢測單位結構實驗室內廢棄的試驗梁，廢棄混凝土試驗梁原始設計強度等級為C30，齡期1年～2年；通過人工破碎加工，去除其試驗梁殘留的雜物，經過清洗、曬干、分級之后，選取再生骨料粒徑范圍為5 mm～31.5 mm作為試驗的再生粗骨料。

2.2 試驗配合比設計

按照GB 50152—92混凝土結構試驗方法標準的有關規定，混凝土配合比設計參數如表2所示。

表2 混凝土配合比

2.3 試驗方法及結果

立方體抗壓強度試驗測試儀器采用型號為WWS系列微機控制電液伺服萬能材料試驗機。再生混凝土構件在標準養護條件進行，按照GB/T 50081—2002普通混凝土力學性能試驗方法進行測試，對齡期為7 d，14 d，28 d的試件進行抗壓強度測試。立方體抗壓強度試驗結果如表3所示。

表3 不同組混凝土立方體試件抗壓強度測定值 MPa

2.4 試驗結果分析

試驗所得到的再生骨料不同齡期再生混凝土抗壓試驗結果，其中各個試驗值均為一組3個試塊的平均值。再生混凝土的破壞形態表明，再生混凝土破壞時其表面產生較大的豎向裂縫，并且再生粗骨料與水泥砂漿剝離，大塊的水泥砂漿脫落。原因是再生骨料的強度及彈性模量比天然骨料的低，此外，由于加工的工藝使得再生骨料表面殘留大量的老水泥砂漿，使得再生混凝土水泥砂漿失水后形成大量的孔隙。隨著荷載的進一步加大，再生骨料混凝土內大量的孔隙使得構件形成應力集中，相應混凝土構件的應力在快速地加大，使得構件的形變過大，其抗壓強度降低。普通骨料混凝土與再生骨料混凝土在受壓破壞過程中有較大不同，普通骨料混凝土在外荷載約為80 kN時，受壓構件發出拉裂的聲響，隨著荷載增加，側面下部出現明顯的裂縫，荷載繼續加大，其裂縫發展變寬，裂縫沿著側面底部向上發展，伴有少量的水泥砂漿脫落。再生骨料混凝土在外荷載約為50 kN時，會發出拉裂的聲響，主要是再生骨料表面包裹的舊水泥砂漿粘結力低，受力時易被剝離。由試驗的數據分析可知，再生骨料混凝土的抗壓強度低于普通骨料混凝土。試驗破壞形態表明，再生混凝土破壞時在試塊的側面形成數量較多、寬度較大的斜裂縫，其原因主要是再生粗集料表面殘留較多的舊水泥砂漿，一方面降低再生骨料的強度及彈性模量，另一方面再生骨料的舊水泥砂漿攪拌時吸收大量的水分膨脹，隨著水化及蒸發，水泥砂漿失水形成大量的孔隙而使得再生混凝土受壓時產生應力集中，從而降低再生混凝土的強度，使得再生混凝土易開裂，水泥砂漿易脫落。

從圖2中可以基本看出，隨著齡期的不斷增加，各試驗組混凝土試件的立方體抗壓強度值不斷增加，而7 d立方體試件抗壓強度值基本達到其28 d強度值的70%～76%，14 d達到其28 d強度的85%左右，從這一點便已反映出混凝土的早強性。而在7 d齡期和14 d齡期下，從圖2中曲線所代表數值以及折線的斜率便可簡單看出：五種再生粗骨料的強度發展速度明顯高于對照組普通混凝土。因為在7 d齡期下，五種再生骨料混凝土的立方體抗壓強度已經達到其28 d強度的76%，而7 d齡期下的天然骨料混凝土的立方體抗壓強度相比較之下才達到其28 d強度的70%，強度發展速度遠不及再生混凝土，說明了再生骨料對混凝土強度發展速率的影響是增加了其強度發展速率。

通常混凝土強度發展到28 d已達到一個相對穩定的狀態，因此本文重點對其28 d之前各試驗組再生骨料替代各粒徑骨料對混凝土強度發展的影響。由圖2還可看出，五種再生骨料混凝土立方體試件的抗壓強度在各齡期內幾乎均小于天然骨料混凝土。這主要是由于再生骨料表面存在有大量舊水泥砂漿，不完全是天然巖石，盡管再生骨料與新水泥砂漿的粘結性能遠強于天然粗骨料，但其骨料強度決定了其基本強度的基本發展方向，即再生骨料強度上的減弱直接削弱了其混凝土試件的整體強度。而在每一個齡期(尤其是28 d齡期)時，忽略作為對照組的天然骨料混凝土N-1，其余相同再生骨料取代五種不同粒徑的再生混凝土立方體試件抗壓強度值可基本呈現出如下規律：N-1,N-2,N-3,N-4,N-5的立方體試件抗壓強度值在不斷增加，由前面對其分類可知，隨著再生骨料取代天然骨料的粒徑等級越大，其制成的再生混凝土強度越大。究其原因，聯想起骨料粒徑大小對其混凝土強度的影響因素便可發現，隨著粗骨料粒徑不斷增加，其相同質量下骨料的比表面積不斷增大，對于粘有舊水泥砂漿的再生粗骨料來說其表面粘結的舊水泥砂漿量就越多，最終導致其混凝土試件強度的下降。

3 結語

1)再生混凝土的基本力學性能測定結果表明，普通混凝土的抗壓強度明顯高于再生骨料混凝土，由此可知，再生骨料對再生混凝土的基本力學性能有較大的影響。

2)受到再生骨料表面的老水泥砂漿的影響，其再生骨料抗壓強度降低。原因是再生骨料較天然骨料含有大量的舊水泥砂漿，使得再生混凝土構件內水泥砂漿總含量增加，進而在一定程度上降低了再生混凝土的抗壓強度。

3)再生骨料對混凝土強度發展速率的影響是增加了其強度發展速率。再生骨料混凝土立方體試件的抗壓強度在各齡期內幾乎均小于天然骨料混凝土。這主要是由于再生骨料表面存在有大量舊水泥砂漿，不完全是天然巖石，盡管再生骨料與新水泥砂漿的粘結性能遠強于天然粗骨料，但其骨料強度決定了其強度的基本發展方向，即再生骨料強度上的減弱直接削弱了其混凝土試件的整體強度。

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On test of compressive strength of coarse aggregate graded recycled concrete

Xiong Zujing1Huang Yao2

(1.Sanxia Polytechnic College, Hubei, Yichang 443000, China;2.BowenManagementSchool,GuilinUniversityofTechnology,Guilin541006,China)

The paper adopts the test group of five recycled concretes with the same grade and the matched group of the natural aggregate concrete, undertakes the cube compressive strength and analyzes the fine structure of the recycled aggregate has the influence on the recycled concrete strength, so as to accumulate some experience for similar problems.

recycled concrete, coarse aggregate, compressive strength, age period

1009-6825(2016)30-0118-02

2016-08-17

熊祖菁(1985- )，女，碩士，助教； 黃 瑤(1988- )，女，碩士，助教

TU528

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