再生混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)研究★

王勇星 　 任奕銘 　 孫大珩 　 劉 賀 　 劉 瑤*

(東北林業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱　150040)

0　引言

我省三級(jí)公路總里程將近4萬(wàn)km，其中部分道路的使用已經(jīng)超過(guò)設(shè)計(jì)使用年限，面臨著重建。而重建挖除的舊水泥混凝土如果不能夠得到很好的利用，一方面會(huì)造成資源浪費(fèi)，另一方面廢棄的舊水泥混凝土勢(shì)必會(huì)對(duì)環(huán)境造成很大的污染，產(chǎn)生不良的社會(huì)影響。所以，針對(duì)上面的問(wèn)題提出再生混凝土技術(shù)。

1　再生集料的指標(biāo)

再生集料與天然集料的基本特性大體相同，主要有表觀密度、吸水率和壓碎指標(biāo)等。生產(chǎn)再生集料的材料主要來(lái)源于市政工程的動(dòng)遷、建筑物的拆毀以及基礎(chǔ)設(shè)施改造時(shí)產(chǎn)生的廢棄混凝土。

2　試驗(yàn)材料及方法

2.1　試驗(yàn)材料

本試驗(yàn)采用的水泥是天鵝牌硅酸鹽水泥P.O42.5級(jí)；再生集料來(lái)自于道路試驗(yàn)室的廢棄混凝土試塊，經(jīng)人工敲碎、篩分得到，再生集料的粗集料取2.36 mm以上粒徑的破碎料。

2.2　試驗(yàn)方法

2.2.1試驗(yàn)配合比設(shè)計(jì)

與普通水泥混凝土天然集料相比，再生集料的吸水率比天然集料要大，同時(shí)再生集料的吸水率也會(huì)隨著時(shí)間的增長(zhǎng)而逐漸增大，因此力學(xué)性能試驗(yàn)中再生水泥混凝土中的拌合水要比普通水泥混凝土的用量多。選擇3組再生水泥混凝土，確定其水灰比分別為0.4,0.45,0.5。為能夠比較全面的反映再生混凝土強(qiáng)度變化規(guī)律，試驗(yàn)采用如表1所示配合比。

表1　不同水灰比的配合比設(shè)計(jì)　kg/m3

2.2.2制作試件

參照GB/T 50081—2002普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)行28 d齡期標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)下再生混凝土立方體抗壓強(qiáng)度、立方體劈裂抗拉強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度等力學(xué)性能試驗(yàn)。所有試件都采用機(jī)械拌合的方式，立方體抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)采用100 mm×100 mm×100 mm規(guī)格的試模制作試件，立方體抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)采用100 mm×100 mm×400 mm規(guī)格的試模制作試件，抗折強(qiáng)度試驗(yàn)采用150 mm×150 mm×300 mm規(guī)格的試模制作試件。

3　再生混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)

3.1　立方體抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)

3.1.1試驗(yàn)基本步驟

首先從養(yǎng)護(hù)室把試驗(yàn)試件取出來(lái)，擦拭干凈；再把試件安裝在試驗(yàn)機(jī)的墊板上；試驗(yàn)過(guò)程中，按照0.5 MPa/s～0.8 MPa/s的速度均勻、連續(xù)施加荷載，等試件破壞時(shí)記錄下試件破壞對(duì)應(yīng)的荷載值。

3.1.2抗壓強(qiáng)度計(jì)算

用式(1)計(jì)算抗壓強(qiáng)度，其中，fcu為抗壓強(qiáng)度，MPa；F為試件破壞荷載，N；A為試件承壓面積，mm2。計(jì)算數(shù)值最終精到0.1 MPa。

(1)

3.1.3結(jié)果分析

試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。再生混凝土抗壓強(qiáng)度是隨著水灰比的增大而逐漸減小的趨勢(shì)發(fā)生變化；保持水灰比數(shù)值不變的情況增加再生集料的摻入量，混凝土立方體抗壓強(qiáng)度也是逐漸減小的。

表2　不同水灰比的抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果

3.2　立方體劈裂抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)

3.2.1試驗(yàn)基本步驟

先從養(yǎng)護(hù)室把試驗(yàn)試件取出來(lái)，擦拭干凈；再把試件安裝在試驗(yàn)機(jī)的中心位置上；試驗(yàn)過(guò)程中，按照0.05 MPa/s～0.08 MPa/s的速度均勻、連續(xù)施加荷載，待試件破壞時(shí)記錄下試件破壞對(duì)應(yīng)的荷載值。

3.2.2抗拉強(qiáng)度計(jì)算

用式(2)計(jì)算抗拉強(qiáng)度，其中,fts為抗拉強(qiáng)度，MPa；F為試件破壞荷載，N；A為試件劈裂面面積，mm2。計(jì)算數(shù)值最終精確到0.01 MPa。

(2)

3.2.3結(jié)果分析

試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。對(duì)于28 d標(biāo)準(zhǔn)齡期下再生混凝土的劈裂抗拉強(qiáng)度，水灰比的影響程度相對(duì)顯著，再生集料摻量的變化對(duì)抗拉強(qiáng)度僅有一定程度的影響。當(dāng)水灰比為0.4、再生骨料摻量為30%時(shí)，再生混凝土劈裂抗拉強(qiáng)度值最大。

表3　不同水灰比的抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果

3.3　抗折強(qiáng)度試驗(yàn)分析

3.3.1試驗(yàn)基本步驟

和立方體抗折強(qiáng)度試驗(yàn)步驟基本相同，可參考3.2.1內(nèi)容操作。

3.3.2抗折強(qiáng)度計(jì)算

用式(3)計(jì)算抗折強(qiáng)度，其中，ft為抗折強(qiáng)度，MPa；F為試件破壞荷載，N；h為試件截面高度，mm；b為試件截面寬度，mm；l為支座跨度，mm。計(jì)算數(shù)值最終精確到0.1 MPa。

(3)

3.3.3結(jié)果分析

試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。影響抗折強(qiáng)度的主要因素是水灰比，再生集料摻量的變化對(duì)抗折強(qiáng)度影響也相對(duì)顯著；再生混凝土抗折強(qiáng)度最大值發(fā)生在水灰比0.4、再生集料摻入量達(dá)到30%。

表4　不同水灰比的抗折強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果

4　結(jié)語(yǔ)

通過(guò)上述試驗(yàn)結(jié)果可知，影響再生混凝土力學(xué)性能指標(biāo)主要因素是水灰比，再生集料摻量是影響的次要因素。摻入量對(duì)立方體抗壓強(qiáng)度和劈裂抗拉強(qiáng)度影響程度并不顯著，而對(duì)抗折強(qiáng)度的影響相對(duì)顯著。當(dāng)水灰比為0.4、再生骨料摻量為30%時(shí)，三個(gè)力學(xué)性能指標(biāo)值是最大的。

參考文獻(xiàn)：

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[3]張亞梅，秦鴻根，孫偉．再生混凝土配合比設(shè)計(jì)初探[J].混凝土與水泥制品,2002(1):7-9．