取代率與齡期對再生混凝土抗壓強度影響研究

寧翠萍+楊益

摘 要：通過再生混凝土試件抗壓試驗，研究了再生骨料取代率與養護齡期對再生混凝土抗壓強度的影響，試驗結果表明：再生混凝土抗壓強度隨著再生骨料取代率的增加，總體呈現下降趨勢，再生骨料最優取代率為50%；再生混凝土抗壓強度隨著養護齡期的增加，總體呈現增長趨勢，但是增長幅度逐漸減小；再生混凝土拌合物的坍落度與再生骨料取代率無明顯關系，隨著強度等級的提高坍落度降低，取代率為50%時獲得最大坍落度，流動性最好。

關鍵詞：再生混凝土； 抗壓強度； 再生骨料； 養護齡期； 試驗研究

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.11.238

再生混凝土（Recycled Aggregate Concrete），顧名思義就是將廢棄的混凝土破碎后按照一定比例與天然砂石骨料、水和水泥混合，重新賦予工程用途的新型環保材料，具有良好的經濟效益和環保效益[1-2]。為了達到再生骨料的利用效益最大化，本文通過再生混凝土試件抗壓試驗，研究0%、20%、30%、50%、70%和100%不同取代率下的再生骨料，7天、28天和56天不同養護齡期因素對再生混凝土抗壓強度的影響規律，以及取代率與坍落度的關系，得出再生骨料的最優取代率參數，為工程實踐應用提供參考。

1 試驗概況

1.1 試驗材料

試驗過程中采用的水泥是秦嶺牌普通硅酸鹽水泥P·O32.5級；天然粗骨料選用碎石，最大粒徑40mm；細骨料選用渭河河砂，細度模數2.6；拌合水為潔凈的自來水；再生骨料采用楊凌職業技術學院分部分項實訓中心廢棄混凝土試塊經人工破碎而成，粒徑5～31.5mm。

1.2 試件設計

試驗中設計再生骨料取代率為0%、20%、30%、50%、70%和100%，養護齡期為7天、28天和56天，數量上150mm×150mm×150mm立方體試塊制作270塊，150mm×150mm×300mm棱柱體試塊制作90塊。利用再生骨料預吸水的配合比設計原理[3]，配制出試驗試件，試件的配制強度為C20、C25、C30、C35和C40，以C20為例，再生混凝土各材料用量見表1。

1.3 試驗方法

本試驗依據國家標準《普通混凝土力學性能試驗方法標準》GB/T50081-2016，對各組再生混凝土試件進行抗壓強度試驗，試驗儀器采用無錫新路達儀器設備有限公司生產的TYA-2000型電液式壓力試驗機。試驗前將試件居中放置，試驗保持勻速加載5～8KN/s，直至試件破壞。

2 試驗結果與分析

2.1 試驗現象與破壞形態

試驗加載的初期階段，再生混凝土試塊表面完好無損，沒有出現裂縫。伴隨外加荷載的持續增大，試塊開始有裂縫逐漸出現。先是垂直裂縫出現在試塊側表面中部，并沿45度角斜向往上下兩端擴展，形狀如正倒相連的“八字形”。荷載繼續增加，混凝土試塊表面凸出外鼓，表層砂漿剝落，最后試塊被壓碎，呈現正倒相連的四角錐。再生混凝土試塊受壓破壞形態見圖1所示。

2.2 抗壓強度試驗結果

C20組試件立方體抗壓強度試驗結果見表2。

2.3 再生骨料取代率對抗壓強度的影響

根據試塊受壓試驗數據，繪制出C20再生混凝土試塊再生骨料取代率與抗壓強度的關系曲線見圖2。結果表明：再生混凝土抗壓強度隨著再生骨料取代率的增加，總體呈現下降趨勢。再生骨料最優取代率為50%，抗壓強度最高[4]。

主要是由于再生骨料與新舊砂漿在粘結時受力不均勻，粘結力薄弱，還有再生骨料強度本身就比天然骨料低所致。再生骨料含有的多余水分也導致骨料水灰比增大，孔隙效率增大引起強度降低。再生骨料最優取代率50%時抗壓強度最高，甚至超過普通混凝土。原因是再生骨料在初期吸收多余的水分，導致水泥漿體水灰比減小，試塊受壓強度較高；當再生骨料取代率超過50%時，由于再生粗骨料自身強度小于天然骨料，而再生骨料占據混凝土大部分空間，導致再生混凝土整體強度下降。因此，利用再生骨料預吸水的配合比設計方法，能夠做出滿足強度要求的再生混凝土試塊，這說明利用再生骨料部分或全部取代天然骨料拌合混凝土是可行的方案。

2.4 養護齡期對再生混凝土抗壓強度的影響

做出C20再生混凝土養護齡期與抗壓強度的關系曲線見圖3所示。結果表明：再生混凝土抗壓強度隨著養護齡期的增加，總體呈現增長趨勢，但是增長幅度逐漸減小。特別是再生骨料取代率越高，抗壓強度增長的幅度越小。這是由于前28天是再生混凝土強度形成的關鍵時期[5]，我們常以28d強度作為強度標準值。過了28天以后，強度增長變緩，再生骨料取代率越高的試塊，天然骨料越少，強度變化就越小。

2.5 再生混凝土的取代率與坍落度的關系

根據試驗結果，做出不同強度等級再生混凝土試塊的取代率與坍落度的關系見圖4所示。分析可知：再生混凝土拌合物的坍落度與再生骨料取代率的增加無明顯關系；這是由于在混凝土攪拌過程中，難以控制再生骨料的吸水飽和狀態，使得坍落度具有一定的離散性[6]。隨著強度等級的提高坍落度降低；當再生骨料取代率為50%時獲得最大坍落度，說明流動性最好，這一結果與再生混凝土的抗壓強度在取代率50%時較高相統一。

3 結 論

本文通過對再生混凝土試件進行抗壓試驗，得到如下結論：

（1）再生混凝土抗壓強度隨著再生骨料取代率的增加，總體呈現下降趨勢。再生骨料最優取代率為50%，抗壓強度最高。

（2）再生混凝土抗壓強度隨著養護齡期的增加，總體呈現增長趨勢，但是增長幅度逐漸減小。特別是再生骨料取代率越高，抗壓強度增長的幅度越小。

（3）再生混凝土拌合物的坍落度與再生骨料取代率無明顯關系，隨著強度等級的提高坍落度降低；當再生骨料取代率為50%時獲得最大坍落度，流動性最好。

參考文獻：

[1]Bairagi NK，Vidyhara HS，Ravadne K.Mix Design Procedurefor Recycled Aggregate Concrete[J].Construction and Building Materials，1990，04（04）：188-193.

[2]Etxeberria M，Vazquez E，Mari A，et al.Influence of Amount ofRecycled Coarse Aggregates and Production Process on Properties of Recycled Aggregate Concrete[J].Cement and Concrete Research，2007，37（05）：735-742.

[3]肖建莊.再生混凝土[M].北京：中國建筑工業出版社，2008.

[4]寇世聰，潘智生.不同強度混凝土制造的再生骨料對高性能混凝土力學性能的影響[J].硅酸鹽學報，2012，40（01）：7-11.

[5]陳宗平，余興國，柯曉軍.再生混凝土抗折強度試驗研究[J].混凝土，2010（06）：58-60.

[6]朋改非，黃艷竹，張九峰.骨料缺陷對再生混凝土力學性能的影響[J].建筑材料學報，2012，15（01）：80-84.