再生混凝土的抗壓強度和耐久性試驗研究

崔碧瑩

(華北理工大學 河北 唐山 063210)

一、引言

近年來，隨著我國經濟的飛速發展，建筑行業取得了巨大成就。但資源短缺和生態環境惡化等問題也隨之而來。目前，建筑廢棄物主要以堆放和填埋的方式處理，污染了空氣和土壤。[1]又由于天然骨料資源緊張等原因，對廢棄混凝土的再利用迫在眉睫。再生混凝土可以有效的利用建筑垃圾，解決建筑垃圾污染的問題，實現可持續發展。[2]

2003年邱懷中等[3]人研究再生集料對再生混凝土工作性能的影響，隨著取代率的增大，混凝土的流動性逐漸降低，粘聚性有一定的改善。肖建莊等[4]人研究水灰比、原始混凝土強度、再生粗骨料組成成分的多樣性對混凝土的抗壓強度的影響，研究表明，再生粗骨料組成成分的多樣性對混凝土抗壓強度的影響最大。肖倍等[5]人研究再生混凝土的取代率對混凝土力學性能的影響，隨著取代率的增加，再生混凝土的抗壓強度呈先減小后增大再減小的趨勢，最佳取代率為80%左右。

二、試驗概況

(一)原材料。粗骨料：石子和再生粗骨料;細骨料：天然河砂;水泥：唐山冀東水泥廠的P·O 42.5R普通硅酸鹽水泥;粉煤灰：唐山地區的陡電Ⅰ號粉煤灰;水：唐山生活用水。

(二)正交試驗設計。本試驗主要分析原始混凝土強度等級、再生粗骨料取代率、水膠比和粉煤灰取代率對再生混凝土的抗壓強度和抗凍融性能的影響。根據正交試驗的方法，設計L16(44)四因素四水平的正交表，如表1所示配合比根據《普通混凝土配合比設計規程》設計。

表1 試驗因素及水平

(三)試驗方法。抗壓強度試驗所用設備是數顯式建材壓力試驗機。試驗過程按《普通混凝土力學性能試驗方法標準》(GB/T 50081—2002)進行,加載速度為5kN/s。凍融試驗所用設備為混凝土快速凍融裝置，凍融循環一次的時間約為2～4小時。試驗過程按《普通混凝土長期性和耐久性能試驗方法》(GB/T 50082-2009)進行。

試驗模具為100mm×100mm×100mm和100mm×100mm×400mm。

三、試驗結果及分析

(一)試驗結果。根據再生混凝土的28d抗壓強度以及50次凍融循環后試驗結果可知，50次凍融循環后，試塊的質量損失率均在1%以內，對再生混凝土的抗凍融性能影響程度不大。再生混凝土在經過75次的凍融循環后抗壓強度損失率在15%之內，抗壓強度下降較小。

(二)極差分析。極差分析主要用來判定各試驗因素的變化對試驗結果影響的主次順序和尋找最佳配比。利用正交試驗分析法，對數據進行極差分析如表2所示。

表2 極差分析

由表3可知，對抗壓強度影響最大的因素是原始混凝土的強度等級，影響順序為原始混凝土強度等級>水膠比>粉煤灰摻量>再生粗骨料取代率。對動彈性模量影響重要程度是原始混凝土強度等級>粉煤灰摻量>水膠比>再生粗骨料取代率。由于再生混凝土在經過50次凍融循環后的質量損失率都在1%以內，對凍融效果影響不大，所以用動彈性模量表示再生混凝土的抗凍融性能。對兩種指標單獨考慮得到的最優組合分別是A4B3C2D2和A4B1C3D4。

(三)方差分析。方差分析主要用于判定試驗結果的變化主要受試驗因素水平變化影響還是試驗誤差影響，該方法能夠更加全面的反應試驗數據。動彈性模量剩余率的方差分析見表3。

表3 動彈性模量剩余率方差分析表

由表3可知，原始混凝土強度等級對再生混凝土的抗凍性能的影響較為顯著，其余因素的影響程度不顯著。

通過抗壓強度和抗凍融的方差分析和極差分析得到最優組合A4B2C3D2。A4B2C3D2即原始混凝土強度等級為C50、再生粗骨料取代率為30%、粉煤灰摻量20%和水膠比為0.45。

四、結論

(1)再生混凝土抗壓強度的影響的主次順序為原始混凝土強度等級>水膠比>粉煤灰摻量>再生粗骨料取代率，對動彈性模量影響的主次順序是原始混凝土強度等級>粉煤灰摻量>水膠比>再生粗骨料取代率。(2)通過對再生混凝土抗壓強度和抗凍融的極差分析和方差分析得到的最優組合為A4B2C3D2，即原始混凝土強度等級為C50、再生粗骨料取代率為30%、粉煤灰摻量20%和水膠比為0.45。