取代率對再生混凝土抗壓強度的影響試驗

王玉華 楊 航 林振南 陳陶晶 劉 銳

（福建江夏學院工程學院，福建 福州 350108）

隨著我國城市化進程的飛速發展，這些年來大量的混凝土結構建造生成，耗費了大量的天然砂、石等不可再生資源。同時老舊混凝土結構因破壞或年限久遠進行拆除，因此產生了大量的廢舊混凝土。為了解決混凝土材料制作過程中所必須的粗骨料的來源，以及廢舊混凝土大量堆積所導致的環境問題，將廢舊混凝土進行一定的破碎并加工后，作為粗骨料應用于混凝土材料制作中，得到再生混凝土。這種工藝已得到廣泛研究，并逐漸在實際工程項目中得到應用[1]。

1 試驗材料

本文研究用到了普通混凝土試塊和再生混凝土試塊，其原料組成如下。普通混凝土：水泥采用普通硅酸鹽水泥P O 42.5R；水采用當地自來水；細骨料采用天然河砂，細度模數為2.43，屬于中砂；粗骨料采用碎石，最大粒徑為20mm，級配合理。再生混凝土：水泥、水、細骨料以及粗骨料中的天然粗骨料所采用的均同普通混凝土相同，而粗骨料中的再生粗骨料則采用由廢舊混凝土經過人工破碎后得到的，并通過清洗、面干[2]，最大粒徑為20mm，級配合理；不同取代率下粗骨料采用天然粗骨料和再生粗骨料的對應質量比混合（例如對于取代率為70%的配合比，則取再生粗骨料:天然粗骨料=7:3）。混凝土質量配合比見表1。

表1 混凝土的質量配合比

2 試驗加載與試驗結果

制作邊長為150mm 的混凝土立方體試塊，所有試塊均采用塑料模具澆筑，人工振搗，24h 后拆模，澆水并覆蓋塑料薄膜養護。試塊于養護28 天后進行靜力抗壓強度試驗，采用量程為3000kN 的SUNS 液壓式壓力試驗機對立方體試塊進行受壓加載，采用應力控制加載，速率為0.5MPa/s，試驗結果如表2所示。

表2 混凝土立方體抗壓強度試驗結果

再生混凝土立方體試塊在加載過程中試塊出現豎向裂縫，隨著荷載增大，裂縫向上下兩面開展并貫通，再生混凝土立方體試塊發生破壞。再生混凝土立方體試塊破壞形式同普通混凝土立方體試塊。

將普通混凝土及再生混凝土的立方體抗壓強度隨取代率的變化曲線表示如圖1所示。從圖1中可知，再生混凝土的立方體抗壓強度比普通混凝土要低，而再生粗骨料的取代率對再生混凝土的立方體抗壓強度影響很大，立方體抗壓強度隨著取代率的增加而逐漸降低。其中的原因可能是因為再生粗骨料與水泥石之間的粘結界面強度比較低所導致的[3]。

圖1 立方體抗壓強度 - 取代率

圖2 歸一化強度 - 取代率

將普通混凝土及再生混凝土的立方體抗壓強度進行歸一化處理，結果如圖2所示。從圖2中可知，再生混凝土歸一化強度隨取代率增大近似線性下降，對其進行線性回歸，相關系數為0.99，進而可將再生混凝土立方體抗壓強度表示為：

式中，fs為再生混凝土立方體抗壓強度，fs0為普通混凝土立方體抗壓強度，r 為粗骨料取代率。

3 結論

綜合以上試驗結果，可以得到以下結論：

（1）再生混凝土立方體試塊破壞形式同普通混凝土立方體試塊。

（2）再生混凝土的立方體抗壓強度比普通混凝土要低，而再生粗骨料的取代率對再生混凝土的立方體抗壓強度影響很大，立方體抗壓強度隨著取代率的增加而逐漸降低。

（3）再生混凝土立方體抗壓強度表示為關于取代率的線性表達式。