改性再生粗骨料對再生混凝土力學性能的影響

姚宇峰，范冠先，劉文濤

摘 要：研究粒徑16～19 mm內的改性再生粗骨料替代天然粗骨料對再生混凝土力學性能的影響，采用高強砂漿裹漿處理再生粗骨料進行改性，將天然混凝土作為對照組，以替代率為0%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%的等質量替代天然粗骨料配制11種C30混凝土，對不同替代率下的再生混凝土試塊進行抗壓和劈裂拉伸試驗。結果表明：當裹漿再生粗骨料替代率分別為20%、80%時對應的再生混凝土抗壓和劈裂拉伸強度達到最大。

關鍵詞：裹漿;再生粗骨料;再生混凝土;抗壓強度;劈裂拉伸強度

中圖分類號：TU528.59 文獻標識碼：A ? ? 文章編號：1001-5922（2021）12-0115-05

Influence of Modified Recycled Coarse Aggregate on the Mechanical Properties of Recycled Concrete

Yao Yufeng1， Fan Guanxian1， Liu Wentao2

（1. Construction Engineering Branch， Yangling Vocational & Technical College， Yangling 712100， China;

2. China Railway First Survey and Design Institute Group Co.，Ltd.， Xi an 710043， China）

Abstract：To study the influence of modified recycled coarse aggregates within particle size of 16 mm～19 mm replacing natural coarse aggregates on the mechanical properties of recycled concrete， high-strength mortar wrapped slurry is used to treat the recycled coarse aggregate for modification. Natural concrete is taken as the control group， and there are 11 kinds of C30 concrete prepared by substituting the natural coarse aggregate with the same quality at the replacement rate of 0、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%. Thus the compression and splitting tensile tests of recycled concrete samples with different replacement rates are carried out.The results show that the compression strength and splitting tensile strength of recycled concrete reach the maximum when the replacement rate of recycled coarse aggregate is 20% and 80%， respectively.

Key words：wrapped slurry; recycled coarse aggregate; recycled concrete; compression strength; splitting tensile strength

0 引言

隨著我國經濟的發展，近些年為了加快城市建設和推進城鄉一體化，城市新建或者改造工程較多，由此造成建筑業與資源、能源和環境之間的問題逐漸凸顯[1]。由于拆遷或者老舊小區改造升級，每年都有大量舊建筑物被拆除，從而產生大量廢棄混凝土[2];再者，混凝土使用 50年左右就成為廢棄混凝土[3]。這些現象的發生不僅是對國土資源過度的消耗，同時又對環境造成了污染[4]。據統計，我國建筑垃圾年產量約8×107 t[5]，這些建筑垃圾不僅污染環境而且破壞生態，為了避免污染及生態遭到破壞，建筑垃圾循環利用迫在眉睫。為此，再生混凝土的使用可以解決這一問題，可以實現廢棄混凝土被二次利用，達到保護環境的目的。再生混凝土（Recycled Aggregate Concerete，RAC）是指利用廢棄混凝土破碎加工而成的再生集料部分或全部替代天然集料配制而成的新混凝土，簡稱再生混凝土。安新正等[6]研究了粉煤灰參量對再生混凝土抗凍性能影響，宋少民[7]、白國良[8]等對再生混凝土配合比進行了研究，還有諸多國內外學者對再生混凝土基本力學性能或骨料強化進行了廣泛研究[9-16]。為此，本文主要研究基于16～19 mm粒徑范圍內裹漿再生粗骨料小間隔內替代天然粗骨料對再生混凝土力學性能影響的研究。主要測量的指標為裹漿再生粗骨料等質量不同替代率下再生混凝土的28 d抗壓強度和劈裂拉伸強度，并研究其與替代率之間的影響關系，最后結合試驗所得數據，分析不同替代率下對力學性能的影響規律，旨在為裹漿再生骨料在實際工程中的應用提供指導與參考。

1 試驗材料與方法

1.1 試驗材料

本試驗使用高強52.5R普通硅酸鹽水泥，各項指標如表1所示。

將水泥與細骨料拌和成水膠比為0.3的砂漿，使用該砂漿包裹再生粗骨料，自然晾干，水中浸泡28 d養護完成后，形成裹漿再生粗骨料，具體如圖1所示;減水劑為奈系高效能減水劑，再生粗骨料（RC）為廢棄混凝土經機械破碎級配合理的骨料，具體如圖2所示。原始混凝土為C30，壓碎指標為14.3%，吸水率為4.8%;天然粗骨料（NC）采用5～31.5 mm連續級配碎石，含泥量為0.17%;天然細骨料（NF）采用人工水洗砂。試驗用水采用當地自來水。

1.2 試驗混凝土配合比設計

本試驗配制C30混凝土，結合混凝土和易性要求，將170 mm作為坍落度設計值，共設計11個組進行試驗，即RAC0為對照組，RAC1～RAC10為試驗組;每組的水膠比均不變，裹漿再生粗骨料以替代率為0%～100%等質量替代天然粗骨料，具體每組配合比設計情況如表2所示。

1.3 試驗方法

根據上述配合比拌和混凝土，若和易性不滿足要求或者無法達到泵送混凝土的要求時，可通過逐量添加減水劑來影響和易性以期滿足要求，最終使得坍落度均在170 mm左右，滿足泵送混凝土的要求，整個試驗方法依據的標準是GB/T 50080—2002《普通混凝土拌合物性能試驗方法》。試驗所用的試件設計尺寸均為100 mm×100 mm×100 mm，試件制作完畢后，將其放置振動臺上振搗成型，再靜置24 h后拆模[17]，養護28 d，以GB/T 50081—2002《普通混凝土力學性能試驗方法標準》作為測試依據，進行28 d抗壓及劈裂拉伸強度測試。

2 結果與分析

2.1 抗壓強度試驗結果

裹漿再生粗骨料對再生混凝土的抗壓強度試驗結果如表3所示。為了提高數據的準確性減少數據離散度，加大數據樣本以6個試件為一組，當測出的6個數值中最大值或最小值與平均值之差小于20%時，取6個數值的算術平均值，否則以中間4個試件的平均值作為該組試件的抗壓強度[18]。試驗結果表明，所有數據與平均值之差均小于20%，說明所測得數據偏離度較小，無異常，滿足要求。

依據表3中的數據及變化趨勢圖3分析可得，在粒徑16～19 mm范圍內裹漿再生粗骨料等質量替代天然粗骨料時，抗壓強度隨著替代率的增加呈現先增大后減小再略微增大的變化趨勢，由圖3看出，對于裹漿再生粗骨料，當替代率為20%時對應的再生混凝土抗壓強度最大，所有裹漿再生粗骨料對應的混凝土抗壓強度均小于替代率為20%的再生混凝土抗壓強度。

導致裹漿再生粗骨料替代率超過20%對應的再生混凝土抗壓強度逐漸降低的主要原因為再生粗骨料裹漿之后強度有所增加，替代率不高的情況下對抗壓強度有貢獻。但是，畢竟再生粗骨料在未裹漿前表面粗糙，然而，裹漿之后粗糙的界面轉變為棱角很少較為光滑的界面，類似于鵝卵石，這種界面導致裹漿再生粗骨料與混凝土的咬合力降低。當替代率超過一定的值之后，咬合力下降的更為明顯，故在外界壓力下使得內力下降較快，降低了再生混凝土抗壓強度。

2.2 劈裂拉伸強度試驗結果

裹漿再生粗骨料對再生混凝土的劈裂拉伸強度試驗結果如表4所示。數據處理辦法與抗壓強度相同，各組數據誤差均在20%以內，數據無異常，合理可靠。

依據表4中數據及變化趨勢圖4分析可得，在粒徑16～19 mm內裹漿再生粗骨料等質量替代天然粗骨料時，劈裂拉伸強度隨著替代率的增加呈現先增大后減小最后增大的變化趨勢，由圖4看出，裹漿再生粗骨料當替代率達到80%時劈裂拉伸強度最大，所有裹漿再生粗骨料對應的混凝土劈裂拉伸強度均小于替代率為80%再生混凝土劈裂拉伸強度。

導致裹漿再生粗骨料對應的混凝土劈裂拉伸強度均高于天然骨料混凝土（替代率為0%）且替代率達到80%時對應劈裂拉伸強度最大的主要原因為裹漿再生粗骨料表面所包裹的高強砂漿與再生粗骨料界面粘接致密、牢靠不易滑落，這樣的處理形成了類似“花生殼”的保護層改善了未包裹前再生粗骨料在劈裂拉伸外力下易于酥裂的缺陷，所以隨著替代率的增加，提高了再生混凝土劈裂拉伸強度。但當替代率超過80%時，雖然劈裂拉伸強度稍微有所下降，這是由于數據離散導致，但替代率超過80%以后劈裂拉伸強度下降不明顯，基本趨于平穩。由此推出，裹漿再生粗骨料對再生混凝土劈裂拉伸強度改善較為明顯。

3 結語

通過裹漿再生粗骨料在粒徑16～19 mm內等質量替代天然骨料配制而成的再生混凝土28 d抗壓強度與劈裂拉伸強度試驗，結果表明：①當裹漿再生粗骨料替代率為20%時，再生混凝土抗壓強度最大;②當裹漿再生粗骨料替代率80%時，再生混凝土的劈裂拉伸強度最大。研究結果可為再生粗骨料在工程中的應用提供借鑒與參考。

參 考 文 獻

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