再生混凝土力學性能試驗研究★

王勇星 　 任奕銘 　 孫大珩 　 劉 賀 　 劉 瑤*

(東北林業大學土木工程學院，黑龍江 哈爾濱　150040)

0　引言

我省三級公路總里程將近4萬km，其中部分道路的使用已經超過設計使用年限，面臨著重建。而重建挖除的舊水泥混凝土如果不能夠得到很好的利用，一方面會造成資源浪費，另一方面廢棄的舊水泥混凝土勢必會對環境造成很大的污染，產生不良的社會影響。所以，針對上面的問題提出再生混凝土技術。

1　再生集料的指標

再生集料與天然集料的基本特性大體相同，主要有表觀密度、吸水率和壓碎指標等。生產再生集料的材料主要來源于市政工程的動遷、建筑物的拆毀以及基礎設施改造時產生的廢棄混凝土。

2　試驗材料及方法

2.1　試驗材料

本試驗采用的水泥是天鵝牌硅酸鹽水泥P.O42.5級；再生集料來自于道路試驗室的廢棄混凝土試塊，經人工敲碎、篩分得到，再生集料的粗集料取2.36 mm以上粒徑的破碎料。

2.2　試驗方法

2.2.1試驗配合比設計

與普通水泥混凝土天然集料相比，再生集料的吸水率比天然集料要大，同時再生集料的吸水率也會隨著時間的增長而逐漸增大，因此力學性能試驗中再生水泥混凝土中的拌合水要比普通水泥混凝土的用量多。選擇3組再生水泥混凝土，確定其水灰比分別為0.4,0.45,0.5。為能夠比較全面的反映再生混凝土強度變化規律，試驗采用如表1所示配合比。

表1　不同水灰比的配合比設計　kg/m3

2.2.2制作試件

參照GB/T 50081—2002普通混凝土力學性能試驗方法標準規定進行28 d齡期標準養護下再生混凝土立方體抗壓強度、立方體劈裂抗拉強度和抗折強度等力學性能試驗。所有試件都采用機械拌合的方式，立方體抗壓強度試驗采用100 mm×100 mm×100 mm規格的試模制作試件，立方體抗拉強度試驗采用100 mm×100 mm×400 mm規格的試模制作試件，抗折強度試驗采用150 mm×150 mm×300 mm規格的試模制作試件。

3　再生混凝土力學性能試驗

3.1　立方體抗壓強度試驗

3.1.1試驗基本步驟

首先從養護室把試驗試件取出來，擦拭干凈；再把試件安裝在試驗機的墊板上；試驗過程中，按照0.5 MPa/s～0.8 MPa/s的速度均勻、連續施加荷載，等試件破壞時記錄下試件破壞對應的荷載值。

3.1.2抗壓強度計算

用式(1)計算抗壓強度，其中，fcu為抗壓強度，MPa；F為試件破壞荷載，N；A為試件承壓面積，mm2。計算數值最終精到0.1 MPa。

(1)

3.1.3結果分析

試驗結果如表2所示。再生混凝土抗壓強度是隨著水灰比的增大而逐漸減小的趨勢發生變化；保持水灰比數值不變的情況增加再生集料的摻入量，混凝土立方體抗壓強度也是逐漸減小的。

表2　不同水灰比的抗壓強度試驗結果

3.2　立方體劈裂抗拉強度試驗

3.2.1試驗基本步驟

先從養護室把試驗試件取出來，擦拭干凈；再把試件安裝在試驗機的中心位置上；試驗過程中，按照0.05 MPa/s～0.08 MPa/s的速度均勻、連續施加荷載，待試件破壞時記錄下試件破壞對應的荷載值。

3.2.2抗拉強度計算

用式(2)計算抗拉強度，其中,fts為抗拉強度，MPa；F為試件破壞荷載，N；A為試件劈裂面面積，mm2。計算數值最終精確到0.01 MPa。

(2)

3.2.3結果分析

試驗結果如表3所示。對于28 d標準齡期下再生混凝土的劈裂抗拉強度，水灰比的影響程度相對顯著，再生集料摻量的變化對抗拉強度僅有一定程度的影響。當水灰比為0.4、再生骨料摻量為30%時，再生混凝土劈裂抗拉強度值最大。

表3　不同水灰比的抗拉強度試驗結果

3.3　抗折強度試驗分析

3.3.1試驗基本步驟

和立方體抗折強度試驗步驟基本相同，可參考3.2.1內容操作。

3.3.2抗折強度計算

用式(3)計算抗折強度，其中，ft為抗折強度，MPa；F為試件破壞荷載，N；h為試件截面高度，mm；b為試件截面寬度，mm；l為支座跨度，mm。計算數值最終精確到0.1 MPa。

(3)

3.3.3結果分析

試驗結果如表4所示。影響抗折強度的主要因素是水灰比，再生集料摻量的變化對抗折強度影響也相對顯著；再生混凝土抗折強度最大值發生在水灰比0.4、再生集料摻入量達到30%。

表4　不同水灰比的抗折強度試驗結果

4　結語

通過上述試驗結果可知，影響再生混凝土力學性能指標主要因素是水灰比，再生集料摻量是影響的次要因素。摻入量對立方體抗壓強度和劈裂抗拉強度影響程度并不顯著，而對抗折強度的影響相對顯著。當水灰比為0.4、再生骨料摻量為30%時，三個力學性能指標值是最大的。

參考文獻：

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[3]張亞梅，秦鴻根，孫偉．再生混凝土配合比設計初探[J].混凝土與水泥制品,2002(1):7-9．