再生骨料替代率對(duì)混凝土性能影響的實(shí)驗(yàn)分析

方 瑾

（安徽職業(yè)技術(shù)學(xué)院，安徽合肥 230011）

再生骨料替代率對(duì)混凝土性能影響的實(shí)驗(yàn)分析

方 瑾

（安徽職業(yè)技術(shù)學(xué)院，安徽合肥 230011）

用不同的再生骨料替代率，制成再生混凝土。從再生混凝土的和易性、彈性模量和抗壓強(qiáng)度等三個(gè)方面與普通混凝土進(jìn)行比較，分析再生骨料替代率的變化對(duì)混凝土性能的影響。試驗(yàn)證明，采用適當(dāng)?shù)脑偕橇咸娲逝渲频脑偕炷僚c普通混凝土基本相當(dāng)。隨著人類對(duì)環(huán)保的日益重視，再生混凝土產(chǎn)業(yè)的發(fā)展空間很大，對(duì)混凝土的工程應(yīng)用具有一定的價(jià)值意義。

再生骨料；和易性；彈性模量；混凝土抗壓強(qiáng)度

1 引言

將廢棄混凝土經(jīng)過加工、破碎、分級(jí)后，按一定的比例混合形成再生骨料，部分或全部代替天然骨料配制而成的混凝土稱為再生混凝土［1］，實(shí)現(xiàn)廢棄混凝土的有效回收利用，對(duì)于保護(hù)環(huán)境、節(jié)約資源、促進(jìn)建筑業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。再生骨料替代率的比例對(duì)混凝土性能的影響也尤其顯得重要。

2 試驗(yàn)材料

水泥為巢湖水泥廠生產(chǎn)的32.5級(jí)礦渣水泥，其各項(xiàng)主要技術(shù)性質(zhì)符合國家標(biāo)準(zhǔn)。細(xì)骨料為普通河砂，級(jí)配良好，其篩分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1，經(jīng)計(jì)算細(xì)度模數(shù)為2.66，屬中砂。水為自來水。再生骨料為實(shí)驗(yàn)室廢棄的混凝土試塊（原始混凝土的粗骨料為碎石），經(jīng)由無錫錫儀生產(chǎn)的PE60 ×100型號(hào)的鄂式破碎機(jī)破碎、篩分得到再生骨料，具有與碎石類似的表面特征，處于干燥狀態(tài)。主要物理性能、顆粒級(jí)配如表2、表3所示。

表1 砂的累計(jì)篩余率與分計(jì)篩余率計(jì)算關(guān)系

由表2可見，再生骨料堆積密度低、表觀密度低，說明再生骨料內(nèi)部孔隙多；壓碎值大，說明再生骨料強(qiáng)度低；吸水率高，這與混凝土破碎后的顆粒表面附著有水泥漿體和砂漿有直接的關(guān)系。由表3可見再生骨料的級(jí)配能夠滿足再生混凝土的配制要求［2］。

表2 再生骨料的基本性能

表3 再生骨料顆粒級(jí)配

3 試驗(yàn)配合比

混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C20，坍落度要求在30～50mm范圍，砂率取34%，按照普通混凝土配合比設(shè)計(jì)步驟計(jì)算出1m3混凝土的初步計(jì)算配合比為水泥︰砂︰石子＝1︰1.71︰3.32，水灰比：0.51。

4 試驗(yàn)方法

普通混凝土按上述初步配合比配制12升混凝土拌合物制成150mm×150mm×150mm的立方體試件一組，每組試件3個(gè)，編號(hào)為YC20，再生混凝土按再生骨料取代率為30%，50%，70%，100%也按上述初步配合比配制12升混凝土拌合物150mm×150mm×150mm的立方體試件各一組，每組試件3個(gè)，編號(hào)為ZC－30、ZC－50、ZC－70、ZC－100。原材料的攪拌采用上海土工生產(chǎn)的STWJ－30型號(hào)的強(qiáng)制式攪拌機(jī)，攪拌制度是水泥、砂子、石子預(yù)攪拌1分鐘，然后加入全部的水?dāng)嚢?分鐘后成型?；炷涟韬衔锏奶涠葘?shí)驗(yàn)在攪拌完成后進(jìn)行，記錄坍落度的數(shù)據(jù)并觀察混凝土拌合物的粘聚性和保水性，最后將混凝土拌合物裝入試模，用上海土工生產(chǎn)的程控磁盤振動(dòng)臺(tái)振實(shí)、抹平，養(yǎng)護(hù)1天后脫模，試件送養(yǎng)護(hù)室標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28d后測試其抗壓強(qiáng)度。

5 試驗(yàn)結(jié)果分析

5.1 混凝土的和易性分析

混凝土的和易性是指混凝土拌合物便于施工操作，并能施工出均勻密實(shí)混凝土的性能，包括拌合物的流動(dòng)性、粘聚性和保水性［3］。流動(dòng)性用坍落度值來評(píng)定，粘聚性和保水性則主要憑經(jīng)驗(yàn)觀測來評(píng)價(jià)。采用坍落筒實(shí)驗(yàn)測出混凝土拌合物的坍落度數(shù)據(jù)如表4。

表4 混凝土拌合物坍落度

通過實(shí)驗(yàn)觀察發(fā)現(xiàn)，條件相同時(shí)，再生混凝土拌合物其流動(dòng)性比普通混凝土的流動(dòng)性要小，隨著再生粗骨料取代率不斷增大，混凝土拌合物的流動(dòng)性也隨之降低。流動(dòng)性降低會(huì)影響到混凝土成型時(shí)的密實(shí)度，繼而影響混凝土的強(qiáng)度，這和再生骨料表面粗糙、孔隙多、吸水率大有關(guān)。但同時(shí)再生骨料正因?yàn)檫@些特點(diǎn)，反而增大了混凝土拌合物在拌和與澆注時(shí)的摩擦阻力，使其保水性與粘聚性得到增強(qiáng)。

5.2 混凝土的彈性模量分析

混凝土的彈性模量是混凝土試塊在荷載作用下抵抗變形的能力。彈性模量大，抵抗能力強(qiáng)［4］。采用上海土工生產(chǎn)的型號(hào)為STD－2混凝土彈性模量測定儀對(duì)各組混凝土試件進(jìn)行28d立方體彈性模量試驗(yàn)，其彈性模量平均值結(jié)果見表5。

表5 混凝土試塊彈性模量

再生混凝土的彈性模量隨著再生骨料摻量的增加而降低。再生骨料摻量越多為，其混凝土彈性模量越低。再生混凝土彈性模量降低與再生骨料的孔隙率較高［6］、壓碎值大有關(guān)。這也從另一個(gè)側(cè)面反映了再生混凝土強(qiáng)度降低的原因。

5.3 混凝土的抗壓強(qiáng)度分析

混凝土的抗壓強(qiáng)度是指其標(biāo)準(zhǔn)試件在壓力作用下直到破壞時(shí)單位面積所能承受的最大應(yīng)力。抗壓強(qiáng)度是評(píng)定混凝土質(zhì)量的重要指標(biāo)［4］。實(shí)驗(yàn)室采用上海土工生產(chǎn)的STYE－2000C全自動(dòng)壓力試驗(yàn)機(jī)（手動(dòng)絲桿）對(duì)混凝土試件進(jìn)行28d立方體抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，試驗(yàn)方法按我國國家標(biāo)準(zhǔn)《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法》（GBJ81－85）規(guī)定進(jìn)行。各組混凝土試塊的抗壓強(qiáng)度平均值結(jié)果見表6。

表6 混凝土試塊抗壓強(qiáng)度

從圖表的數(shù)據(jù)中得出，再生粗骨料取代率的變化對(duì)混凝土的抗壓強(qiáng)度存在一定的影響［5］。配合比相同時(shí)，如果取代率少于50%，再生骨料混凝土與普通骨料混凝土的抗壓強(qiáng)度差別不大；而當(dāng)再生粗骨料取代率增大時(shí)，混凝土的強(qiáng)度會(huì)有明顯的降低；當(dāng)再生骨料達(dá)到100%時(shí)，混凝土的強(qiáng)度降低較多。再生骨料本身具有的堆積密度低、表觀密度低、內(nèi)部孔隙多、壓碎值大、吸水率高等性質(zhì)決定其制成的混凝土強(qiáng)度比普通混凝土要低［7］。

6 結(jié)論

通過再生骨料替代率對(duì)混凝土強(qiáng)度影響的實(shí)驗(yàn)分析，得出與配合比相同的普通混凝土相比，隨著再生粗骨料取代率的不斷增大，再生混凝土的流動(dòng)性將有所降低，而粘聚性和保水性將明顯得到改善，其彈性模量明顯降低，抗壓強(qiáng)度隨著再生骨料摻量的增加而降低，摻量超過50%以上，強(qiáng)度將顯著降低。盡管再生骨料本身存在著一定的缺陷，但并不意味著再生骨料沒有市場，只要對(duì)再生骨料進(jìn)行針對(duì)性的性能改性，減少再生骨料中存在的薄弱因素，是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的有效途徑，是可以把再生骨料替代率對(duì)強(qiáng)度的影響降到最低并生產(chǎn)出高強(qiáng)度、高性能的再生混凝土。再生混凝土的應(yīng)用，是對(duì)生態(tài)環(huán)境是一種貢獻(xiàn)，是混凝土技術(shù)的革新，也是時(shí)代發(fā)展的趨勢。

［1］肖建莊.再生混凝土［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008.

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［3］吳紅利，宋少民.再生骨料混凝土耐久性試驗(yàn)研究［J］.商品混凝土，2006，（4）：25－30.

［4］杜 婷.建筑垃圾再生混凝土的基本性能及再生骨料強(qiáng)化試驗(yàn)研究［D］.武漢：華中科技大學(xué)，2001.

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［6］張金善，張建華，鄔長森.再生混凝土性能和孔結(jié)構(gòu)的研究冊(cè)［J］.建筑材料學(xué)報(bào)，2006，9（2）：142－147.

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Experimental Analysis of the Impact of Recycled Aggregates Replacement Rate on Concrete Properties

Fang Jin
（Anhui Vocational and Technical College，Hefei 230011，China）

Recycled concrete is made from different recycled aggregates replacement rate.Comparing recycled concrete with ordinary concrete from workability，elastic modulus and compressive strength，the article analyzes the impact on the concrete properties from the changes of recycled aggregates substitution rate.The experiment proved that the recycled concrete is equal to ordinary concrete，which is compounded by appropriate recycled aggregates replacement rate.With the emphasis on environmental protection，the development of recycled concrete will be more valuable in application.

recycled aggregates；workability；elastic modulus；concrete compressive strength

TU37

A

1673－1794（2011）05－0065－03

方 瑾（1963－），女，實(shí)驗(yàn)師，研究方向：建筑材料學(xué)。

安徽省級(jí)質(zhì)量工程項(xiàng)目（20101492）

2011－07－27