再生粗骨料混凝土的抗壓強(qiáng)度試驗結(jié)果及分析

鄧閑文

摘要：在我國面臨的節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境與實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展等問題的今天，再生骨料混凝土具有巨大的經(jīng)濟(jì)和社會效益。因此，研究再生粗骨料對混凝土性能的影響具有重要的理論意義和應(yīng)用價值。研究表明混泥土中用一定量的再生骨料取代天然骨料有能夠改變混泥土的抗壓強(qiáng)度的作用。為此有必要研究再生骨料取代率對混泥土抗壓強(qiáng)度的影響。

關(guān)鍵詞：再生粗骨料；混泥土；抗壓強(qiáng)度

中圖分類號：TU5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）06（a）-0000-00

在我國面臨的節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境與實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展等問題的今天，再生骨料混凝土具有巨大的經(jīng)濟(jì)和社會效益。因此，研究再生粗骨料對混凝土性能的影響具有重要的理論意義和應(yīng)用價值。研究表明混泥土中用一定量的再生骨料取代天然骨料有能夠改變混泥土的抗壓強(qiáng)度的作用。

本論文擬通過室內(nèi)試驗研究再生骨料取代率對混泥土抗壓強(qiáng)度的影響規(guī)律，室內(nèi)試驗工況為再生粗骨料壓碎指標(biāo)，即其他條件相同的情況下，再生粗骨料的壓碎指標(biāo)分別采用21.7%、19.2%、17.3%、15.1%。試驗時，采用萬能試驗機(jī)測試再生粗骨料混凝土的立方體抗壓強(qiáng)度。再生骨料混凝土與天然骨料混凝土相比，隨著骨料替代率的增加，再生混凝土棱柱體抗壓強(qiáng)度略有提高，應(yīng)力應(yīng)變曲線具有相似的形狀，在上升階段，再生混凝土與天然混凝土的應(yīng)力應(yīng)變曲線變化不大，但在下降段再生混凝土更為陡峭。

本文對不同再生骨料取代率下混凝土抗壓性能進(jìn)行了研究。

1.實驗工況、材料及方法

1.1實驗工況

以水灰比為0.55基準(zhǔn)配制再生混凝土，再生粗骨料的含水率均為2%，均以100%的取代率取代天然粗骨料，再生粗骨料的壓碎指標(biāo)分別為21.8%、19.2%、17.3%、15.1%，配制四組不同的再生粗骨料混凝土。

1.2實驗材料

（1）水泥：P.O 42.5海螺牌水泥。水泥的化學(xué)成分見表2-1所示：

x（1）試件制備

本試驗根據(jù)《普通混凝土力學(xué)性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50081-2002）的規(guī)定測定再生混凝土立方體抗壓強(qiáng)度。按上述工況的配合比制作100mm×100mm×100mm立方體試件。用機(jī)械臺秤按比例分別稱量水泥、砂、粗骨料和水，精確至0.05kg。首先將稱量的水泥、砂、倒入攪拌機(jī)中，開啟攪拌機(jī)攪拌，30s時加入事先稱量好的自來水，90s時將粗骨料倒入攪拌機(jī)中，至150s時關(guān)閉攪拌機(jī)電源。用鐵鏟將再生混凝土拌合物放入100mm×100mm×100mm試模中，將裝有漿體的試模放在振動臺上振動約60s，用抹刀抹平表面，靜置待其硬化，24h后拆模、標(biāo)記編號，拆模后立即放入水中進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。將分別養(yǎng)護(hù)3d、7d、28d的不同配合比試件進(jìn)行抗壓強(qiáng)度測定，抗壓強(qiáng)度最終取3塊試件的平均值。

本試驗制備試件所用的主要儀器與工具如圖1所示。

圖1 試驗制備試件所用的主要儀器與工具圖

（2）立方體抗壓強(qiáng)度測試方法

分別在7d、14d、28d齡期時從每組12個試塊中取三塊，在SYE-2000型混凝土壓力試驗機(jī)上測定其強(qiáng)度.試件從養(yǎng)護(hù)箱取出應(yīng)及時進(jìn)行試驗，將試件表面與試驗機(jī)上下承壓板面擦干凈。將試件安放在試驗機(jī)的下壓板上，試件的承壓面應(yīng)與試塊成型時的頂面垂直，試件的中心與承壓板中心重合，放置好試塊后首先關(guān)閉試驗機(jī)出油閥，打開給油閥，然后開動試驗機(jī)。待試件破壞，試驗機(jī)上顯示壓力值開始降低時關(guān)閉試驗機(jī)，關(guān)閉給油閥，打開出油閥，讀取并記錄試驗機(jī)屏幕上顯示的壓力值峰值和試件抗壓強(qiáng)度峰值。

抗壓強(qiáng)度的計算公式為：

式中：——混凝土立方體抗壓強(qiáng)度（MPa）；

——試件破壞荷載；

——試件承壓面積（mm2）

每個齡期每個配合比的三塊試件測試強(qiáng)度，最終強(qiáng)度值的確定應(yīng)符合下列規(guī)定：

①三個試件實測值的算術(shù)平均值作為該組試件的強(qiáng)度值（精確至0.1MPa）。

②如果三個測值中的最大值或最小值中有個與中間值的差值超過中間值的15%，則需把最大及最小值一并舍去，取中間值作為該組試件的抗壓強(qiáng)度值；

③如果最大值和最小值與中間值的差均超過中間值的15%，則該組試件的試驗結(jié)果無效。對抗壓強(qiáng)度數(shù)據(jù)進(jìn)行縱向和橫向的比較，分析不同再生粗骨料取代率、壓碎指標(biāo)和含水率對對再生混凝土抗壓強(qiáng)度的發(fā)展規(guī)律的影響。

2.實驗結(jié)果與分析

2.1 實驗結(jié)果

再生粗骨料取代率分別為0%、30%、60%、100%的混凝土試塊在3d、7d、28d三個齡期時的抗壓強(qiáng)度試驗值見表4-1。

表4-1再生粗骨料不同取代率時的試塊各齡期強(qiáng)度值（MPa）

由表4-1的試驗數(shù)據(jù)可繪出再生粗骨料取代率與再生混凝土立方體抗壓強(qiáng)度之間的關(guān)系曲線，如圖4-1所示。

a.不同取代率時抗壓強(qiáng)度曲線

b.不同齡期時的抗壓強(qiáng)度曲線

2.2實驗分析

由圖4-1（a）可知，隨著再生粗骨料取代率的增加，混凝土在3d、7d、28d三個齡期的抗壓強(qiáng)度總體呈現(xiàn)減小的趨勢，取代率為30%的再生混凝土相對于天然混凝土的28天抗壓強(qiáng)度降低了10.99%，這主要是由于再生粗骨料孔隙率較高，承受壓力時容易形成應(yīng)力集中所致；當(dāng)取代率增大到60%左右時，再生混凝土雖然相對于天然混凝土的抗壓強(qiáng)度是減小的，其28天平均強(qiáng)度比天然混凝土減小1.52%，但是減小的幅度相對于取代率為30%時變小了，這可能是因為此時再生粗骨料與天然粗骨料所形成的級配較優(yōu)，粗骨料與水泥石基體界面間的強(qiáng)度得到一定程度的發(fā)展；當(dāng)取代率增大到100%時，其28天抗壓強(qiáng)度相對于天然混凝土降低了11.34%，與30%的取代率相當(dāng)，這可能是因為由于大量地使用再生粗骨料，粗骨料強(qiáng)度以及粗骨料與水泥石基體界面間的強(qiáng)度都得到削弱，說明大量地用再生粗骨料取代天然粗骨料對強(qiáng)度增長并不是最優(yōu)的，當(dāng)水泥強(qiáng)度、粗骨料強(qiáng)度及水泥與粗骨料的界面強(qiáng)度都得到較好的發(fā)展時，混凝土的強(qiáng)度最大，本試驗中再生粗骨料的最佳取代率為60%。

由圖4-1（b）可以看出再生粗骨料的取代率不同時，再生混凝土抗壓強(qiáng)度均隨著齡期的增加而增大。再生混凝土早期抗壓強(qiáng)度與取代率為0%的混凝土相差不大，但是天然混凝土后期強(qiáng)度增長迅速，而再生混凝土的強(qiáng)度雖然也在增長，但是增速較天然混凝土緩慢許多，這可能是因為再生粗骨料表面一般包裹著水泥砂漿的石子、少部分與砂漿完全脫離的石子等，比較容易鎖住水分，使得水泥的水化過程趨于均勻，而不是集中在早期。

3.結(jié)論

通過比較分析不同再生粗骨料混凝土試塊的3天、7天和28天立方體抗壓強(qiáng)度的試驗結(jié)果，發(fā)現(xiàn)再生混凝土的抗壓強(qiáng)度均低于天然混凝土，本文中取代率為60%時的再生混凝土抗壓強(qiáng)度較佳；隨著再生粗骨料壓碎指標(biāo)的增大，再生混凝土的抗壓強(qiáng)度降低；隨著再生粗骨料含水率的增加，再生混凝土的抗壓強(qiáng)度也有增大的趨勢，本文中再生粗骨料含水率為8%時的抗壓強(qiáng)度最好。

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