再生骨料混凝土抗壓性能試驗研究★

何明樹 丁雅博 尹臨杰 王 偉 黃 輝 左 捷

(吉首大學張家界學院，湖南 張家界 427000)

再生骨料混凝土簡稱再生混凝土，是將廢棄混凝土塊經破碎、清洗、分級等處理后制備成再生骨料，按一定比例與級配混合，部分或全部替代天然骨料配置而成的新型混凝土[1]，它能夠有效地實現資源的循環再利用，發展前景可觀。近年來，國內外學者對再生混凝土進行了大量研究，并取得了許多成果。郭遠新等[2]對再生骨料混凝土的配合比設計方法進行了詳細的研究，為再生混凝土的配合比設計提供了有效的參考依據。李泉龍等[3]分析了不同再生粗骨料對混凝土強度的影響，發現再生骨料混凝土的強度受再生粗骨料自身強度影響較大。楊海濤等[4]研究了尺寸效應對再生混凝土性能的影響，發現當混凝土試件尺寸增大后，其耐久性、劈裂抗拉強度和抗彎強度都逐漸減小。

再生混凝土骨料孔隙率，吸水率較高，表觀密度較低，解體破碎過程中會產生大量細微裂隙，性能不如普通骨料。再生骨料取代率對混凝土力學性能影響較大，故可以通過配置不同再生骨料取代率的混凝土立方體試件，通過測試其抗壓強度，研究在保證性能指標強度時最適合的再生骨料取代率。著重于對張家界市建筑廢棄混凝土的回收利用問題，通過分析再生骨料混凝土的力學性能研究其在建筑工程應用的可行性，設置了五組不同再生骨料取代率的混凝土試件，在標準養護28 d后對其抗壓強度進行測試，通過分析不同取代率下試件的強度，探究再生骨料取代率對再生骨料混凝土性能的影響，并分析產生影響的原因。

1 實驗概況

1.1 實驗原材料

1)水泥：42.5號普通硅酸鹽水泥。2)細骨料：標準天然河沙。3)粗骨料：天然粗骨料為碎石。再生粗骨料為工地上經機械破碎的樓房板、梁、柱混凝土,破碎后的混凝土經過篩分，其各項指標應符合GB/T 25177—2010混凝土用再生粗骨料標準中的規定。4)水：普通自來水。

1.2 實驗配合比設計

按照GB/T 50152—2012[5]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1所示。

本研究共設置了5個實驗組，再生骨料取代率分別為0%，25%，50%，75%，100%，分別編號為Ⅰ組、Ⅱ組、Ⅲ組、Ⅳ組、Ⅴ組。每個實驗組中水灰比、砂率、用水量等各項參數均保持相同，試件尺寸為100 mm×100 mm×100 mm。根據表1所示的各項參數制作混凝土試件，并按標準養護條件養護28 d。

表1 混凝土配合比

2 實驗結果及分析

2.1 實驗結果

將5組養護28 d后的混凝土試件用混凝土壓力機測定其抗壓強度，記錄每個試件的破壞荷載，并算出其抗壓強度，試驗所得各項數據如表2所示。再生骨料取代率與試件的抗壓強度關系見圖1。經過計算，5組試件中抗壓強度的最大誤差為10.61%，滿足要求，故每組試件的抗壓強度平均值取3個試件抗壓強度的算術平均值，再生骨料取代率與每組試件的抗壓強度平均值關系見圖2。

2.2 結果分析

由圖1，圖2可見，隨著再生骨料取代率的不斷增大，抗壓強度平均值迅速減小，當取代率達到75%后，試件的抗壓強度平均值僅為最大值的85%。當再生骨料取代率為100%時，試件的抗壓強度達到最小值，為48.4 MPa。

表2 抗壓強度實驗結果

由圖2可以看出，當再生骨料取代率增大時，混凝土試件的抗壓強度也隨之減小。在再生骨料取代率為25%到75%時，抗壓強度值降低最顯著，取代率為25%，50%，75%，100%時，其強度值分別為原生骨料混凝土強度值的98%，92%，85%，84%，強度的減小率分別為1.6%，7.9%，15.2%，15.5%。

3 試件破壞分析

混凝土試塊在加載初期，并未出現明顯的裂縫，隨著荷載的不斷增加，試件側表面開始出現裂縫，并隨著荷載的增加而不斷發展。當裂縫發展到一定程度后，試件側面發生明顯破壞并剝落，最終形成兩個對頂的角錐形破壞面，可以看出破壞時產生了明顯的箍套作用。由破壞后的試件可以看出，裂縫在豎向發展，由圖3可以看出，裂縫穿過水泥漿體和部分再生骨料，普通粗骨料基本保持完好，隨著取代率的增大，骨料破碎得更加嚴重。

這是由于再生混凝土與普通粗骨料相比，其孔隙率較大，吸水率高于普通粗骨料，會導致實際水灰比要低于設計值，降低了水泥漿體的流動性。且再生骨料在破碎分解時產生了大量細微裂隙，會導致其抗壓強度低于普通粗骨料，從而降低了混凝土試件的抗壓強度。加載過程中，再生骨料內部的微小裂隙也在發展，荷載達到一定值時，再生骨料自身也會發生破壞，導致裂縫從再生骨料中穿過。

4 結語

通過對5組混凝土試塊的抗壓強度試驗，分析不同再生骨料取代率的混凝土試件抗壓強度值，探究再生骨料對混凝土力學性能的影響，可得出結論如下：

1)隨著再生骨料取代率的增加，混凝土試件的抗壓強度不斷降低，強度最大值60.2 MPa，最小值為45.8 MPa；5組試件中，平均強度最大值57.3 MPa，最小值48.4 MPa。2)從試件破壞形態可知，再生骨料混凝土的破壞會使得裂縫穿過水泥漿體和部分再生骨料，隨著再生骨料取代率的增加，骨料破碎的更加嚴重。3)本次試驗證明，采用適合取代率的再生骨料混凝土的抗壓性能能夠滿足工程需求，而且還能對建筑廢料進行回收利用，為城市的建筑廢料處理提供了一條綠色環保的道路。