綠色再生混凝土抗壓強度試驗

喻 鵬 李 躍 徐中青 張星宇 周云霞

(南昌航空大學土木建筑學院，江西 南昌 330063)

綠色再生混凝土抗壓強度試驗

喻 鵬 李 躍 徐中青 張星宇 周云霞

(南昌航空大學土木建筑學院，江西 南昌 330063)

采用正交試驗的方法，對加入了綠色外加劑——硅藻土的再生混凝土進行了強度測試，試驗結果表明：硅藻土對再生混凝土強度起到增強作用，試驗中硅藻土的最佳摻量為3%，再生粗骨料、粉煤灰的最適取代率為50%，10%，以此配合比拌制的再生混凝土強度完全可以達到設計強度25 MPa的要求。

再生混凝土，硅藻土，粉煤灰，抗壓強度

0 引言

1 試驗設計

1.1 概述

廢棄混凝土塊經過破碎、清洗、分級后,按一定的比例混合形成再生粗骨料，部分或全部代替天然骨料配制而成的新混凝土稱為再生混凝土[7]，近年來，國內外已在再生混凝土領域開展了大量基礎性研究[8,9]，本試驗的目的就是通過正交試驗選出再生粗骨料、粉煤灰最佳取代率以及硅藻土的最佳摻量(即硅藻土再生混凝土最適配合比)。

1.2 正交試驗設計

再生混凝土配合比的設計是比較繁瑣的，許多參數都是靠經驗得出來的，本試驗作為探究試驗，為了盡量減小誤差并規范試驗，因此采用正交試驗方法[6]，列出正交試驗表，設計以下3種因素：

首先要設置一組X，Y，Z都為0的參照組，以便進行比較分析。

1)再生粗骨料取代率對強度影響很大，設再生粗骨料取代率X為混凝土中再生粗骨料與全部粗骨料質量比，根據以往經驗在本試驗中分別設置了X=30%，50%，70%三種再生粗骨料取代率。

2)再生混凝土之所以難以再利用是因為再生骨料存在吸水率高、壓碎指標大等缺陷，為了改善這些缺陷，我們引入了一種外加劑——硅藻土，硅藻土是天然納米材料，質輕，比表面積大，吸著力和滲透性強，它能有效填充再生骨料里面的微小縫隙，從而大大提高再生混凝土的強度以及其他性能指標。定義硅藻土取代率Y為混凝土中硅藻土與基準組水泥的質量比。本試驗設置了三種硅藻土取代率Y=3%，5%，7%。

3)粉煤灰可以改善混凝土拌合物的和易性、保水性、可泵性以及抹面性等性能，并能降低混凝土的水化熱，以及提高混凝土的抗化學侵蝕、抗滲及抑制堿—骨料反應等耐久性能，同時減少拌合用水量。試驗采用內摻法超量取代，取代率Z=10%，30%，50%。

利用統計學軟件包SPSS22.0對所得數據進行分析，使用百分率（%）對診斷結果進行描述，對比予以χ2檢驗，P＜0.05為差異具有統計學意義的標準。

1.3 試驗原材料

水泥為海螺牌32.5級普通硅酸鹽水泥；砂為產自贛江的天然黃砂；拌和水為自來水；天然骨料為連續級配天然卵石,粒徑為5 mm～20 mm；摻合料為Ⅱ級粉煤灰；再生粗骨料由試驗室廢棄混凝土試塊破碎而得,參照規范[4]得出骨料的基本性能，強度有C30和C35兩種，其質量比為1∶1，粒徑為5 mm～20 mm(見表1)。

表1 骨料的基本性能

1.4 配合比設計

硅藻土再生混凝土設計抗壓強度為C25，再生粗骨料取代率(X)、硅藻土摻量(Y)以及粉煤灰取代率(Z)都分別設計了三種，其中基準組X，Y，Z都為0，最后使用各組試驗結果與基準組進行比較分析；各組再生混凝土配合比見表2。

表2 配合比正交試驗設計表

2 試驗方法

試塊的制作、養護與試驗在南昌航空大學土木建筑學院結構工程實驗室進行。試驗參照規范[1]進行，試塊尺寸為150 mm×150 mm×150 mm，混凝土為人工拌制，坍落度50 mm，經振實臺振實，24 h后拆模。抗壓強度試驗采用一臺DYE-2000電液式壓力試驗機，試驗方法參照規范[2]，在標準條件(溫度(20±3)℃，相對濕度90%以上)下養護28 d后測試其混凝土抗壓強度。

3 試驗結果與分析

3.1 現象分析

壓力機以一定的速率給混凝土試塊逐漸加壓，當壓力達到一定程度時，試塊表面會慢慢地出現細小的裂縫，豎向裂縫起初位于試塊側表面中央，之后裂縫慢慢變粗并且由中央向矩形的四個角發展，隨著壓力的進一步增加，表面的其他部位也開始出現裂縫，裂縫由表面向試塊內部延伸，試塊的四個側面不同程度地出現了起鼓、表面砂漿脫落的現象，從而造成了粗骨料裸露，荷載到達極限后試塊最終破壞，其上下部分各形成一個較完整的四角錐體。從破壞的形態來看，再生混凝土的破壞基本上均為粗骨料和水泥砂漿之間的粘結破壞，這與天然混凝土的破壞形態基本上是吻合的。

3.2 數據分析

通過對圖1的分析，再生混凝土抗壓強度最接近基準組的是第2組，對應強度為33.43 MPa(X=30%,Y=3%,Z=10%)；其次是第9組，對應強度為28.43 MPa(X=70%,Y=5%,Z=10%)；最低的是第4組，對應強度為8.66 MPa(X=30%,Y=7%,Z=50%)；粉煤灰摻量均為10%的第2組，7組，9組強度較高，其他兩個條件均不相同；粉煤灰摻量為50%的第4組，6組，8組強度較低，其他兩個條件也均不相同；因此，粉煤灰的摻量過多會在很大程度上降低再生混凝土的抗壓強度。

硅藻土再生混凝土的強度隨著再生粗骨料摻量的增加而下降，分析其原因，可能是因為再生粗骨料摻量越多，舊砂漿也就越多，從而導致粗骨料與新砂漿之間的粘結力下降，混凝土強度隨之下降，綜合經濟效益考慮再生粗骨料取代率取50%為宜。

觀察比較第2組，9組，7組，這三組是10組中強度較高的幾組，它們的粉煤灰取代率相同，再生粗骨料取代率分別為30%，70%，50%，硅藻土取代率為3%，5%，7%，當硅藻土取代率為3%時對強度提高的效果最好。

粉煤灰的取代率不宜超過50%，粉煤灰對混凝土的早期強度影響顯著，第4組，6組，8組抗壓強度顯著低于其他組，此時粉煤灰取代率對強度影響占主導因素，因此粉煤灰取代率30%左右為宜。

4 結語

1)綜合以上分析，三個因素的最佳取代率分別為X=50%，Y=3%，Z=10%,以此配合比所得到的抗壓強度完全可以達到25 MPa的要求。

2)試驗表明，硅藻土能增大再生混凝土的抗壓強度，但取代率以3%為宜，它能有效填補再生粗骨料表面的微小縫隙，提高抗壓強度，而且相比于用化學溶液對再生粗骨料進行預處理，加入硅藻土顯然更加符合環保的要求，值得推廣，本試驗只采用了3%，5%以及7%這三個取代率，其他取代率或許能有更好的效果，有待進一步的研究。

3)粉煤灰的取代率過大會嚴重影響混凝土的早期強度，不宜超過50%，這點與其他研究成果相符。

4)本試驗對影響再生混凝土抗壓強度因素的探究還是遠遠不夠的，在倡導利用綠色再生資源的今天，亟待更加合理、系統地探究來得出更加科學的結論使再生混凝土得到更加廣泛的應用。

[1] GB/T 50080—2002,普通混凝土拌合物性能試驗方法標準[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.再生混凝土[M].北京:中國建筑工業出版社,2008.

[4] JGJ 52—2006，普通混凝土用砂、石質量及檢驗方法標準[S].

[5] 蔡正詠,王足獻.正交設計在混凝土中的應用[M].北京:中國建筑工業出版社,1985.

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

[7] 杜 婷.建筑垃圾再生混凝土的基本性能及再生骨料強化試驗研究[D].武漢:華中科技大學土木工程學院,2001.

[8] Mukai T,Kikuchi M.Study on the properties of concrete containing recycled concrete aggregate[J].Cement Association of Japan，1992,2(4):15-20.

[9] Topcu I.B.,N.F.Gunean..Using waste concrete as aggregate[J]. Cement and Concrete Research,1995,25(7):31-32.

Green recycled concrete compressive strength test

Yu Peng Li Yue Xu Zhongqing Zhang Xingyu Zhou Yunxia

(SchoolofCivilandArchitecturalEngineering,NanchangAeronauticalUniversity,Nanchang330063，China)

By the method of orthogonal test, strength test of recycled concrete admixture adding green-diatomite, the test results show that the diatomite to strengthening effect on strength of recycled concrete, the optimal dosage of diatomite in this test is 3%, the most suitable substitution of recycled coarse aggregate, fly ash rate was 50%,10%, to mix recycled the strength of concrete mixing can reach the design strength requirements of 25 MPa.

recycled concrete, diatomite, fly ash, compressive strength

2015-01-09

喻 鵬(1992- )，男，在讀本科生; 李 躍(1993- )，男，在讀本科生； 徐中青(1992- )，男，在讀本科生； 張星宇(1993- )，男，在讀本科生； 周云霞(1993- )，女，在讀本科生

1009-6825(2015)09-0102-02

TU528

A