再生混凝土的抗壓強度研究

摘 要：設計并完成了28塊再生混凝土立方體試塊抗壓強度試驗，系統(tǒng)地研究了再生混凝土的抗壓強度與再生粗骨料取代率、細骨料取代之間的關系。通過對比分析，再生混凝土的破壞過程和破壞模式與普通混凝土基本一致。再生粗骨料取代率對再生混凝土的抗壓強度影響很大。再生混凝土的抗壓強度比普通混凝土的要高。再生細骨料對混凝土的抗壓強度影響較小。

關鍵詞：再生混凝土；再生粗骨料取代率；抗壓強度

中圖分類號：TU528.09 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2014） 18-0000-02

把廢棄混凝土塊經過破碎、分級并按一定的比例混合形成的骨料稱為再生骨料，而把利用再生骨料配制的混凝土，稱為再生骨料混凝土（Recycled Aggregate Concrete，RAC），簡稱再生混凝土（Recycled Concrete，RC）。以往針對再生混凝土抗壓強度的研究大多集中在粗骨料全部采用再生粗骨料的情況，為了實現(xiàn)再生粗細骨料的有效利用，有必要研究不同再生粗細骨料取代率下再生混凝土的性能，進而實現(xiàn)對再生粗細骨料取代率的優(yōu)化[1]。我國再生混凝土的研究尚處于試驗室階段[2]。尤其是再生骨料自身的復雜性、變異性，使再生骨料混凝土的應用受到某些限制[3]。因此，這一問題有待于進一步系統(tǒng)研究。

一、試驗設計

（一）試驗原材料

水泥為湖南湘鄉(xiāng)建材工業(yè)有限公司生產的32.5R盤峰牌普通硅酸鹽水泥；砂為普通天然黃砂；拌和水為自來水；天然粗骨料為天然碎石，最大粒徑20mm，連續(xù)級配；再生粗骨料為湖南城市學院結構實驗室廢棄混凝土，人工破碎而成，粒徑分5～20mm和20～30mm，30～40mm三種，再生細骨料粒徑為0～5mm。粗骨料級配見表1，骨料的基本性能見表2。

（二）混凝土的配合比

定義再生粗骨料取代率r為混凝土中再生粗骨料與全部粗骨料質量比，本文共考慮了3種不同取代率的再生混凝土，其取代率為r=0，50%，100%。（r=0時即為普通混凝土，作為基準混凝土。）另配置了一種全再生混凝土，即用再生細骨料全部取代天然砂，再生粗骨料取代率為r=100%的情況。由于再生粗骨料的吸水率較高，需適當增加用水量對其進行一定補償。這部分水稱為附加水，即使再生粗骨料達到飽和面干狀態(tài)所需的水，用量根據(jù)再生粗骨料的實測有效吸水率（自然干燥狀態(tài)到飽和面干狀態(tài)的吸水率）確定。混凝土的配合比見表3和表4。

（三）試塊的制作與試驗方法

試塊的制作在湖南城市學院材料實驗室，再生混凝土拌和物采用人工攪拌。為使拌和均勻，先將細骨料、水泥混合，預拌1min，然后將拌和物分別鏟入150mm×150mm×150mm立方體試模，目估每次加料量相同，用攪拌棒分三層插搗，特別注意四角[1]。試塊制作完成24h后拆模，試塊尺寸均為150mm×150mm×150mm。將試塊放入標準養(yǎng)護室養(yǎng)護至一定試驗齡期時測其抗壓強度，抗壓強度試驗按文獻[2]進行，主要設備為一臺YE-1850型液壓式壓力試驗機，其最大量程為2MN。

二、試驗的結果

（一）試驗抗壓強度值

再生混凝土立方體試塊的抗壓強度見表5。

（二）再生混凝土試塊的破壞形態(tài)

隨著荷載的增大，再生混凝土試塊內的應力不斷增加，試塊開始出現(xiàn)裂縫。起初裂縫靠近試塊側表層，在試塊高度中央為垂直方向，沿斜向往上下兩端發(fā)展，至加載面處轉向試塊角部，形成正、倒相連的“八”字型。隨著荷載的繼續(xù)增加，新的裂縫逐漸向里發(fā)展，表面混凝土開始外鼓、剝落，最終為正、倒相連的四角錐。從破壞形態(tài)來看，再生混凝土的破壞基本上均為粗骨料和水泥凝膠體面之間的粘結破壞，未發(fā)現(xiàn)有粗骨料被劈開的情況、表明再生混凝土的破壞形態(tài)與普通強度天然混凝土比較接近。圖1給出部分再生混凝土試塊的典型破壞形態(tài)。

三、試驗分析

（一）再生混凝土抗壓強度與粗骨料的取代關系

當再生粗骨料的取代率為50%時，再生混凝土的抗壓強度最高，其原因可能是此時再生與天然粗骨料兩者形成的級配較優(yōu)，也可能是由于試驗結果的隨機性造成的。這一現(xiàn)象有待于進一步從微觀的角度進行研究。附帶指出，這個結論可能僅適用于本文的試驗條件。

（二）再生混凝土抗壓強度與細骨料的取代關系

再生粗骨料的取代率為100%時，細骨料為天然砂的抗壓強度要大于全再生的混凝土抗壓強度，其原因可能是此時再生與天然砂兩者形成的級配較優(yōu)，也可能是由于試驗結果的隨機性造成的。這一現(xiàn)象也有待于進一步從微觀的角度進行研究。附帶指出，這個結論可能僅適用于本文的試驗條件。

（三）再生混凝土抗壓強度發(fā)展規(guī)律

由表5可以看出，再生混凝土的抗壓強度隨時間的增加而增長，這一點和普通混凝土相同。隨著時間的增加，配制相同試驗抗壓強度的混凝土，再生混凝土抗壓強度隨時間增長較普通混凝土要快，其原因是在拌和過程再生粗骨料中吸收的一部分拌和水會隨著水泥水化的進行，釋放出來，從而促進了再生混凝土抗壓強度的發(fā)展，表現(xiàn)為再生混凝土的抗壓強度增長較普通混凝土快。

（四）再生混凝土細骨料對強度的影響

由表5可以看出全再生混凝土抗壓強度值在每一個相同時間段都略低于再生粗骨料的取代率為100%再生性混凝土抗壓強度，這可能說明全再生細骨料對混凝土抗壓強度影響較小。與普通混凝土比較，全再生混凝土的抗壓強度值大的多，其原因可能是再生混凝土粗骨料對混凝土強度的影響較大。

四、結束語

（1）再生混凝土的破壞過程和破壞模式與普通混凝土基本一致，從破壞形態(tài)來看，再生混凝土的破壞基本上始自粗骨料和水泥凝膠體面的粘結破壞。

（2）再生粗骨料取代率對再生混凝土的抗壓強度影響很大，再生混凝土的抗壓強度比普通混凝土的要高，取代率為50%的最高。

（3）再生細骨料對混凝土的抗壓強度影響較小。

參考文獻：

[1]GB/T 50080—2002，普通混凝土拌和物性能試驗方法[S].

[2]GB/T 50081—2002，普通混凝土力學性能試驗方法標準[S].

[3]肖建莊，李佳彬，孫振平，郝眩目.再生混凝土的抗壓強度研究[J].同濟大學學報（自然科學版），2004（12）：17-20+57.

[作者簡介]余方（1982-），女，湖北孝感人，高校教師，講師，碩士研究生，研究方向：結構工程。

[基金項目]湖南省益陽市科技局；課題名稱：城市廢棄混凝土再生利用技術研究（項目編號：2011JZ23）。