再生粗骨料混凝土抗壓性能試驗(yàn)研究

王新建，張興華

(商丘師范學(xué)院建筑與土木工程學(xué)院，河南商丘476000)

隨著我國(guó)城市化建設(shè)進(jìn)程加快，產(chǎn)生了大量的建筑垃圾，其中廢舊混凝土約占1/3［1］.目前處理建筑垃圾基本采用填埋或堆放的方法，造成了環(huán)境污染和資源浪費(fèi).而另一方面，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)飛速發(fā)展，基礎(chǔ)建設(shè)規(guī)模加大，建筑材料需求量大幅上升，甚至面臨短缺，凸顯了建筑業(yè)可持續(xù)發(fā)展與資源浪費(fèi)的矛盾.建筑垃圾的再利用既可以處理建筑垃圾，又能夠就地取材重復(fù)利用，達(dá)到保護(hù)環(huán)境和降低成本的目的.再生混凝土因其具有環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益而得到了大力推廣，國(guó)外的相關(guān)研究進(jìn)行的較早，并出臺(tái)了再生混凝土規(guī)范，再生骨料得到大量應(yīng)用.我國(guó)近年來(lái)對(duì)再生混凝土進(jìn)行了各種研究［2－6］，成果越來(lái)越豐富，但仍有很多方面需要補(bǔ)充和深化.本文擬研究再生粗骨料的來(lái)源及其原始強(qiáng)度以及再生粗骨料替代率對(duì)再生混凝土抗壓強(qiáng)度的影響，為再生混凝土性能研究提供理論參考.

1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.1 原材料選取

為了使研究更接近實(shí)際情況，對(duì)比再生粗骨料來(lái)源混凝土原始強(qiáng)度對(duì)再生混凝土強(qiáng)度的影響，本研究采集了三種廢棄混凝土:商丘市天成家園改造項(xiàng)目拆除的廢舊建筑中框架梁、商丘師范學(xué)院擴(kuò)建項(xiàng)目拆除的混凝土路面和材料試驗(yàn)用過(guò)的混凝土試件.由于再生粗骨料級(jí)配對(duì)再生混凝土強(qiáng)度有很大影響［7］，廢舊混凝土均經(jīng)人工破碎后篩分，取各類粗骨料粒徑范圍4.75－31.5 mm，級(jí)配曲線類似，同時(shí)選取天然粗骨料配制混凝土以便于對(duì)比.其基本特性如表1、表2所示.

1.2 試件制備

本試驗(yàn)選用42.5級(jí)水泥，基本性能指標(biāo)見表3.拌合用水為自來(lái)水，細(xì)骨料采用本地天然河沙，過(guò)篩取4.75 mm以下粒徑.

為便于對(duì)比，試塊全部按照C30強(qiáng)度等級(jí)配制，且使用相同的配合比.由于目前沒(méi)有專門的再生混凝土配合比標(biāo)準(zhǔn)，采用普通混凝土混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程［8］試配.試件編號(hào)N－0表示全部使用天然粗骨料制備的試件，R1－30表示用編號(hào)為R1的再生粗骨料制備的試件，再生粗骨料取代率為30%.R3－1－30表示用編號(hào)為R3－1的再生粗骨料制備的試件，再生粗骨料取代率為30%，余類推.試件配合比設(shè)計(jì)見表4(以編號(hào)為R1的粗骨料配合比為例，余類推).試件制作時(shí)采用同一容量為50 L的攪拌機(jī)，二次投料法拌合，所有試件由同一班組一批制作完成，試件尺寸為100 mm×100 mm×100 mm，共26組78塊試件，試件成型24 h后拆模，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù).

表1 粗骨料來(lái)源及其基本特征

表2 粗骨料基本特性

表3 42.5級(jí)水泥的性能指標(biāo)

表4 混凝土配合比設(shè)計(jì)

2 試驗(yàn)分析

2.1 試驗(yàn)方法和結(jié)果

試件養(yǎng)護(hù)28 d后取出，統(tǒng)一按照普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)［9］進(jìn)行試驗(yàn).試驗(yàn)過(guò)程發(fā)現(xiàn)再生混凝土破壞形態(tài)與普通混凝土類似，其破壞面主要是粗骨料界面，未發(fā)現(xiàn)再生粗骨料破壞，破壞基本發(fā)生在再生粗骨料和水泥膠凝體間的粘結(jié)面上.試壓過(guò)程中均未出現(xiàn)無(wú)效試驗(yàn)結(jié)果，取三個(gè)試驗(yàn)值的平均值作為試件抗壓強(qiáng)度值.經(jīng)換算后，天然混凝土試件抗壓強(qiáng)度為35.8 Mpa，再生粗骨料混凝土試件的試驗(yàn)結(jié)果如表5所示.

表5 再生混凝土試件抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果 /(Mpa)

2.2 試驗(yàn)分析

從表5中數(shù)據(jù)可以判斷，再生粗骨料混凝土的抗壓強(qiáng)度均低于天然粗骨料混凝土，其主要原因是由于再生粗骨料表面附著有廢舊水泥砂漿，并且在破碎采集粗骨料過(guò)程中原膠結(jié)面遭到破壞，形成了薄弱環(huán)節(jié)，澆注再生混凝土?xí)r這些微小創(chuàng)面沒(méi)有被新的膠凝體填充，再次受壓時(shí)破壞先從原微創(chuàng)面發(fā)生，導(dǎo)致強(qiáng)度降低.再生粗骨料混凝土抗壓強(qiáng)度與粗骨料取代率之間沒(méi)有固定的聯(lián)系，可見取代率對(duì)抗壓強(qiáng)度影響較小，無(wú)論取代率大小，均能達(dá)到試配強(qiáng)度，說(shuō)明應(yīng)用再生粗骨料生產(chǎn)普通混凝土是科學(xué)可行的.從表5還可以看到，再生粗骨料來(lái)源對(duì)再生混凝土抗壓強(qiáng)度有一定影響，原始混凝土強(qiáng)度低，質(zhì)量較差時(shí)配制的再生混凝土強(qiáng)度整體較低，如R2再生骨料配制的混凝土.原始混凝土強(qiáng)度較高，質(zhì)量較好的再生粗骨料配制的再生混凝土強(qiáng)度相對(duì)較高，如用編號(hào)為R1和R3－3的再生粗骨料配制的混凝土.

3 結(jié)論

(1)用再生粗骨料配制混凝土抗壓強(qiáng)度普遍低于天然骨料混凝土，但可以達(dá)到普通強(qiáng)度等級(jí).原始混凝土的質(zhì)量情況和強(qiáng)度等級(jí)對(duì)再生混凝土抗壓強(qiáng)度有一定影響，用質(zhì)量好強(qiáng)度高的原始混凝土再生的粗骨料配制混凝土，其相應(yīng)抗壓強(qiáng)度相對(duì)較高，而由質(zhì)量較差強(qiáng)度較低的原始混凝土得到的再生粗骨料配制的混凝土抗壓強(qiáng)度相對(duì)較低.

(2)對(duì)單一再生粗骨料品種而言，再生粗骨料替代率對(duì)再生混凝土抗壓強(qiáng)度有一定的影響，全部使用單一粗骨料配制混凝土?xí)r其抗壓強(qiáng)度相對(duì)較高，混合骨料配制的混凝土抗壓強(qiáng)度稍有降低，整體差異不大.

(3)用再生粗骨料配制高強(qiáng)度混凝土及其力學(xué)性能等方面有待于進(jìn)一步研究.

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［4］王文仲，鄭秀梅等.寒冷地區(qū)再生混凝土抗凍性能試驗(yàn)研究［J］.混凝土，2012(10):30－35.

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［8］中國(guó)建筑科學(xué)研究院.JGJ55－2011普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程［S］.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2011.

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