不同再生粗骨料摻配量對再生混凝土強度的影響試驗分析

湯強

(湖南省益陽公路橋梁建設有限責任公司,湖南 益陽 413000)

隨著我國城鎮化的快速發展建設,原有的城鎮建筑拆遷制造了大量的廢棄混凝土。然而大量的廢棄混凝土被簡單掩埋處理或直接運往城郊遺棄,帶來了資源不能充分利用、環境污染的雙重矛盾。將廢棄混凝土加工為再生骨料,既提升了資源利用率,也減輕了環境污染壓力。然而當再生骨料替代率超過30%時,混凝土常產生抗壓強度非典型突變的問題。基于此,本文運用控制變量的思想,通過再生骨料替代率試驗,對等體積替代下不同替代率的再生混凝土強度變化規律進行分析,對于后期再生混凝土的推廣利用具有重要意義。

1 不同再生骨料替代率試驗

1.1 原材料基本要求

1.1.1 混凝土是由粗骨料、細骨料、膠凝材料等經過混合、攪拌等一系列工序加工完成。

1.1.2 再生保溫混凝土中粗、細骨料,分別為天然石子、再生石子、天然砂、玻化微珠。

1.1.3 試驗所用水泥為某品牌P·O42.5 級水泥,水泥28d 實測強度大于42.5MPa,比表面積為343m2/kg。

1.1.4 礦物摻合料選用某合格廠商生產的微硅粉、硅灰,外加劑用聚羧酸高效減水劑。

1.2 骨料性能要求

1.2.1 玻化微珠性能見表1。

表1 玻化微珠的基本性能

1.2.2 其它粗細集料基本性能見表2。

表2 天然砂、天然石子和再生石子的基本性能

1.2.3 再生骨料按現行混凝土再生骨料分類標準屬于II 類骨料；需使用5-20mm 連續級配天然和再生骨料,作為再生保溫混凝土骨料。

1.3 再生混凝土配合比設計

實踐使用經驗和試驗表明；當再生骨料替代率在30%-50%范圍左右時,常發生再生混凝土強度突變,為更好的揭示這種非典型強度變化的產生成因,本次試驗將對再生骨料替代率為20%-60%之間數據點進行加密。本試驗基于控制變量的思想,每組均是通過等體積替換的方式改變再生骨料的替代率。RAC0與RATIC0 組的配合比見表3。

1.4 試件制作要求及試驗方法

1.4.1 攪拌順序：(1)將1.02m3的玻化微珠為主的混合料投入攪拌機,加入配合比額定水量1/2 的水,預濕攪拌30s；(2)將石、砂等粗細集料,水泥、硅灰等膠凝材料等依次投入攪拌機攪拌60s,使各種材料拌和均勻；(3)加剩余的配合比額定水量1/2水,與堿水劑混合均勻,倒入攪拌機,攪拌210s。

1.4.2 養護條件：將試件水泥養護箱中標準養護28d。

1.4.3 試驗方法：采用1000kN電液伺服萬能試驗機,進行抗壓試驗。

2 再生混凝土破壞形態的微觀試驗分析

2.1 在試件開始加載后,隨著荷載的逐漸增大,混凝土由于受到荷載的作用,會產生豎向變形,持續施加荷載至極限抗壓強度的60%時,試塊上中部產生密集豎向裂縫,隨荷載增加迅速擴大。

2.2 在試件開始加載后,隨荷載增加,試件出現橫向體積膨脹,由于受到夾具約束,橫向體積膨脹量較小。

2.3 隨荷載增加,試件在荷載的作用下中部的豎向裂縫發展成為貫通的斜裂縫；接近破壞時,中部混凝土外鼓,上部混凝土邊緣破碎脫落,剩余未破碎試件形狀大致呈四角錐形。

2.4 圖1、2 為再生骨料替代率在0%、50%、100%時,兩種混凝土的破壞形態。

圖1 再生混凝土的抗壓破壞形態

圖2 再生保溫混凝土的抗壓破壞形態

3 再生粗骨料替代率對再生混凝土抗壓強度的影響

3.1 對普通再生混凝土抗壓強度的影響

3.1.1 不同再生骨料替代率下,普通再生混凝土抗壓強度變化趨勢如圖3。

圖3 不同在生骨料替代率下的普通再生混凝土抗壓強度變化曲線

3.1.2 由圖3 可知,當再生骨料替代率在0%-25%時,混凝土抗壓強度總體變化較小,先小幅度增加,再小幅度降低,且在20%時,達到最大抗壓強度；表明再生骨料替代率在0%-25%時,混凝土強度不會出現非典型變化,意味著將25%以內的天然骨料替換為再生骨料,并不會對混凝土抗壓強度造成顯著影響。

3.1.3 由圖3 可知,當再生骨料替代率在20%-40%%之間時,隨替代率增大混凝土抗壓強度呈線性趨勢降低；當替代率在50%-100%之間時,隨替代率增大混凝土抗壓強度呈線性趨勢降低,但降幅相較于20%-40%時放緩,并在替代率為100%時,達到最低抗壓強度,降幅約為11.2%。

3.1.4 由圖3 可知,當再生骨料替代率在40%-50%之間時,混凝土強度抗壓強度基本保持不變。

3.2 對再生保溫混凝土抗壓強度的影響

3.2.1 不同再生骨料替代率下,再生保溫混凝土抗壓強度變化趨勢如圖4。

3.2.2 由圖4 可知,當再生骨料替代率在0%-30%時,混凝土抗壓強度誰替代率增大呈先上升再下降的趨勢,并在20%時,達到最大抗壓強度：表明將30%以內的天然骨料替換為再生骨料,并不會對混凝土抗壓強度造成顯著影響。

3.2.3 由圖4 可知,當再生粗骨料替代率30%-50%之間時,隨替代率增大混凝土強度呈明顯的線性下降趨勢。

3.2.4 由圖4 可知,當再生骨料替代率在50%-100%之間時,混凝土強度總體呈下降趨勢,但降幅相對較小,呈現出先降低,后增加,再降低的趨勢；當替代率為80%時,強度最小,降低約18.5%。

4 結論

在再生混凝土強度和建筑質量的基礎上提高再生混凝土使用率,不僅有助于減少資源浪費,提高建筑混凝土廢棄物的循環利用率,也能有效緩解因建筑垃圾隨意堆放、掩埋引起的環境污染問題,提高建筑行業的整體社會效益。本文依托不同再生骨料替代率實驗,運用控制變量的思想,研究和揭示了再生骨料替代率對不同類型的混凝土的抗壓強度的影響,結論如下：

4.1 對再生混凝土抗壓強度的影響

4.1.1 當再生骨料替代率增大變化≤20%時,混凝土抗壓強度逐漸增加,并在替代率為20%時,達到最大抗壓強度,比普通混凝土提高約0.3MPa,表明適當替換再生骨料,可以在一定程度上提升混凝土的抗壓強度。

4.1.2 當再生骨料替代率在20%-40%%之間時,混凝土抗壓強度明顯降低,且降低幅度較大。

4.1.3 當替代率在50%-100%之間時,混凝土抗壓強度持續降低,但降低幅度收窄,并在替代率為100%時,達到最低抗壓強度,降幅約為11.2%。

4.2 對再生保溫混凝土抗壓強度的影響：

4.2.1 再生骨料替代率增大變化≤10%,混凝土抗壓強度基本不變。

4.2.2 當再生骨料替代率為10%-30%時,混凝土抗壓強度呈先上升再下降的趨勢,并在20%時,達到最大抗壓強度：試驗還表明將30%以內的天然骨料替換為再生骨料,并不會對混凝土抗壓強度造成顯著影響。

4.2.3 當再生骨料替代率在50%-100%之間時,混凝土強度總體呈下降趨勢,但降幅相對較小,呈現出先降低,后增加,再降低的趨勢。

4.2.4 當替代率為80%時,強度最小,降低約18.5%。