論再生粗骨料替代率對再生混凝土抗壓強度的影響

吳木東

（東山縣旗濱混凝土有限公司， 福建 東山 363400）

0 引言

我國城市化進程的快速發(fā)展產(chǎn)生了大量的建筑垃圾，而再生粗骨料是指將廢棄的建筑混凝土塊經(jīng)過破碎、清洗、分級后，用來部分或全部代替天然骨料。將再生骨料運用于混凝土中，能夠有效的保護環(huán)境，節(jié)約資源，使資源可以得到有效的循環(huán)利用。本文研究以再生型混凝土及再生型保溫混凝土中的再生型粗骨料摻加比例為研究變量，擬進一步明確再生型粗骨料對混凝土抗壓強度的影響。

1 不同再生骨料替代率試驗

1.1 原材料基本要求

（1）混凝土是一種由不同粒徑骨料、膠凝材料、水及各種外加劑均勻混合后，經(jīng)澆筑、振搗及養(yǎng)生工藝后形成的一種具有一定力學強度的人造石材；與普通混凝土不同的是，再生型混凝土中添加了再生型粗骨料，再生型粗骨料主要由級配碎石和再生型石料混合而成；

（2）再生型保溫混凝土中的細骨料主要由玻化珠和細粒徑砂石混合而成；

（3）試驗混凝土中的膠凝材料選用P·O42.5 級普通硅酸鹽水泥，其28天抗壓強度實測值大于42.5MPa，水泥的比表面積指標為343m2/kg。

（4）混凝土中的礦物添加料選用某廠家生產(chǎn)的微硅粉、硅灰，拌合用外加劑使用聚羧酸高效減水劑。

1.2 骨料性能要求

（1）用于再生型保溫混凝土拌合用的玻化珠細骨料的各項指標應滿足相關(guān)規(guī)范；

（2）再生型混凝土拌合用砂石、不同粒徑骨料及再生型骨料應根據(jù)《普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗方法標準》中的相關(guān)要求進行試驗；

（3）結(jié)合最新的混凝土再生型骨料分類依據(jù)，可將再生型骨料劃為II類。并選取粒徑介于5mm—20mm 之間的密級配碎石和再生型石料作為再生型混凝土骨料。

1.3 再生混凝土配合比設(shè)計

（1）通過分析既有試驗資料發(fā)現(xiàn)，再生型混凝土中的再生型骨料替代比例分別達到30%及50%時，混凝土對應的抗壓強度指標出現(xiàn)異常。因此，為了進一步掌握異常變化規(guī)律，擬在20%—60%的替代比例區(qū)間內(nèi)加密試驗樣本。再生粗骨料替代率對再生混凝土抗壓強度的影響的試驗研究，采用的試件分組及編號見表1：

表1：再生混凝土與再生保溫混凝土試件編號表

（2）分析上表1 可知，僅改變試驗樣本中的再生型骨料替代比例，其中RAC0 與RATIC0 組的配合比詳細情況詳見下表2。為了實現(xiàn)混凝土配合比的精確調(diào)整，再生型骨料替代標準為等體積替代。

表2：RAC0 與 RATIC0 組配合比

1.4 試件制作要求及試驗方法

（1）拌合流程：1）將玻化珠和一半的拌合用水添加至拌合機械，先進行預拌合，拌合工況為濕拌合，拌合時間不少于0.5min；2）繼續(xù)將粗骨料、砂石、水泥、外加礦粉等材料添加至拌合機械內(nèi)，充分拌合，拌合時間不少于1min；3）將另一半水和高效減水劑充分混合后繼續(xù)添加至拌合機械內(nèi)，充分拌合，拌合時間不少于3.5min；

（2）養(yǎng)護標準：將試驗試件置于相對濕度不低于90%且溫度范圍介于17℃，-23℃，之間的標準養(yǎng)護室內(nèi)，養(yǎng)護時間不少于28 天；

（3）試驗方式：抗壓強度試驗在某高校結(jié)構(gòu)實驗室內(nèi)進行，選用1000kN級電伺服萬能壓力機完成抗壓強度試驗。

2 再生混凝土破壞形態(tài)的微觀試驗分析

（1）抗壓強度試驗試件在豎向荷載作用下將出現(xiàn)豎向形變，當豎向荷載達到試件極限抗壓強度的60%—85%時，此時，試驗試件內(nèi)的豎向裂縫快速發(fā)展；

（2）隨著豎向荷載的增長，抗壓試件橫向膨脹變形不斷累積，但受到兩側(cè)夾板約束作用，其累積橫向膨脹變形量較小；

（3）當豎向荷載繼續(xù)增加，抗壓試件將出現(xiàn)完全貫穿的劈裂剪切裂縫，裂縫周圍的混凝土被剪碎，抗壓試件整體失效；

（4）隨著再生骨料替代率逐漸增長，混凝土的斷裂面出現(xiàn)在舊砂漿、新砂漿、新舊砂漿交界面，而直到再生粗骨料替代率為100%時，混凝土未出現(xiàn)天然骨料破壞的狀況。

3 再生粗骨料替代率對再生混凝土抗壓強度的影響

3.1 對普通再生混凝土抗壓強度的影響

（1）再生混凝土抗壓強度與再生粗骨料替代率關(guān)系的密集曲線如圖1所示：

圖1：再生混凝土抗壓強度與再生骨料替代率的關(guān)系曲線

（2）分析上圖1 可知，再生型混凝土再生型骨料摻量小于25%時，其對混凝土的抗壓強度影響極為有限；當再生型混凝土中再生型骨料摻量小于20%時，其抗壓強度指標反而有少許提升，在摻量達到20%時，混凝土抗壓強度達到階段頂點；

（3）分析上圖1 可知，當再生型骨料替代比例達到30%時，其抗壓強度明顯下降，下降曲線近似直線；

（4）隨著再生型骨料替代比例的繼續(xù)增加，再生骨料自身的結(jié)構(gòu)性缺陷則成為影響試件抗壓強度的主因；

（5）再生型混凝土在全部試驗歷程內(nèi)的強度變化空間不大，極值差僅為4.9MPa，分析成因發(fā)現(xiàn)，主要受外加礦粉影響，由于外加硅灰材料的細度模數(shù)較高，能夠自動修復再生型骨料的微裂縫。

4 對再生保溫混凝土抗壓強度的影響

（1）再生保溫混凝土抗壓強度與再生粗骨料替代率關(guān)系的密集曲線如圖2 所示：

圖2：再生保溫混凝土抗壓強度與再生粗骨料替代率的關(guān)系曲線

（2）分析上圖2 可知，在再生型粗骨料替代比例達到30%前，再生型混凝土的抗壓強度受骨料替代變化的影響不敏感，當替代比例達到20%時，其抗壓強度指標反而有所提高；

（3）分析上圖2 可知，當再生型粗骨料替代比例分別為30%、35%、40%、45%、50%時，對應的再生型保溫混凝土的抗壓強度指標分別降低了2.5%、7.6%、8.3%、10.0%、15.5%；

（4）分析上圖2 可知，當再生型粗骨料替代比例達到50%時，再生型保溫混凝土抗壓強度出現(xiàn)異常波動；

（5）分析上圖2 可知，再生型粗骨料替代比例介于60%—100%范圍內(nèi)時，試件抗壓強度降低趨勢較緩；

（6）再生型保溫混凝土抗壓強度指標極值差為8.8MPa，極值差大于再生型混凝土；

5 結(jié)論

（1）通過分析試件的破壞形式發(fā)現(xiàn)，再生型混凝土和再生型保溫混凝土的破壞形式均呈錐形；

（2）當再生型粗骨料替代比例較低時，試驗試件的抗壓強度變化幅度較低；隨著替代比例的增加，達到30%以后，抗壓強度與替代比例呈線性負相關(guān)；當實現(xiàn)完全替代后，抗壓強度指標達到最低限，與同尺寸的普通混凝土構(gòu)件相比，抗壓強度降低了11.2%；

（3）再生型保溫混凝土抗壓強度與再生型骨料替代比例之間也呈負相關(guān)關(guān)系，在替代比例達到30%前，其抗壓強度變化程度不明顯，當實現(xiàn)完全替代后，構(gòu)件抗壓強度指標與同尺寸的普通混凝土構(gòu)件相比降低了17.9%；

（4）分析再生型混凝土和再生型保溫混凝土共性發(fā)現(xiàn)，當再生型粗骨料替代比例小于20%時，二者的抗壓強度指標變化均不顯著；當替代比例達到20%時，二者的抗壓強度均達到頂點。