粗骨料最大粒徑對(duì)再生混凝土強(qiáng)度影響

喬京生，臧朋，霍文杰

(1唐山學(xué)院 土木工程系，河北 唐山 063000；2華北理工大學(xué) 建筑工程學(xué)院，河北 唐山 063009)

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粗骨料最大粒徑對(duì)再生混凝土強(qiáng)度影響

喬京生1，臧朋2，霍文杰2

(1唐山學(xué)院 土木工程系，河北 唐山 063000；2華北理工大學(xué) 建筑工程學(xué)院，河北 唐山 063009)

粗骨料粒徑；再生混凝土；強(qiáng)度

試驗(yàn)選用粗骨料粒徑分別為5～16 mm、5～20 mm、5～25 mm、5～31.5 mm和5～40 mm的再生混凝土試塊為研究對(duì)象，對(duì)其進(jìn)行混凝土抗壓試驗(yàn)，測(cè)定不同齡期的再生混凝土的抗壓強(qiáng)度，并對(duì)其結(jié)果進(jìn)行分析。試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著粗骨料粒徑的增大，混凝土強(qiáng)度先增大后減小，在粒徑為5～20 mm時(shí)，其強(qiáng)度最高；粗骨料粒徑對(duì)再生混凝土的早期強(qiáng)度的變化規(guī)律影響不大，并且再生混凝土的早期強(qiáng)度比普通混凝土強(qiáng)度略有下降。

0 引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，城鎮(zhèn)化的不斷普及，人們對(duì)住房的需求不斷擴(kuò)大，許多城市都在進(jìn)行舊城改建工程。這些拆除的廢棄混凝土，對(duì)城市環(huán)境造成了重大的污染，而隨著越來(lái)越多的改建工程和城市的擴(kuò)建，將會(huì)使用更多的建筑材料，對(duì)建筑材料產(chǎn)生過(guò)度的消耗。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)這幾年每年產(chǎn)生的建筑垃圾數(shù)量已占到城市垃圾的30%～40%[1]，而對(duì)這一存在已久的問(wèn)題大多采取填埋等簡(jiǎn)單方式進(jìn)行粗糙處理。如果能對(duì)這些廢棄的混凝土進(jìn)行處理再利用，這不僅能解決廢棄混凝土的處理，還能減緩對(duì)建筑資源的消耗。

該項(xiàng)研究主要在建筑節(jié)能大環(huán)境下，對(duì)不同連續(xù)粒級(jí)粗骨料再生混凝土進(jìn)行精細(xì)試驗(yàn)研究并測(cè)定其強(qiáng)度，通過(guò)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的詳細(xì)處理，得出不同連續(xù)粒級(jí)的粗骨料與再生混凝土的抗壓強(qiáng)度之間的關(guān)系，以及不同齡期再生混凝土的變化規(guī)律。

1 試驗(yàn)

1.1 原材料

本試驗(yàn)所采用的粗骨料為制作的標(biāo)號(hào)為C25的邊長(zhǎng)為150 mm的混凝土試塊常溫放置3個(gè)月后經(jīng)過(guò)破碎、篩分所得。原標(biāo)號(hào)C25的混凝土試塊常溫養(yǎng)護(hù)28 d后，測(cè)得平均強(qiáng)度為31.85。試驗(yàn)采用人工破碎的方法, 經(jīng)人工破碎為最大粒徑40 mm的骨料。并按照《普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)JGJ52-2006》的要求,對(duì)再生骨料篩選分級(jí)。篩分成粒徑尺寸分別為5～16 mm、5～20 mm、5～25 mm、5～31.5 mm和5～40 mm的連續(xù)粒級(jí)的骨料，篩分試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。細(xì)骨料采用遷安天然河砂，水泥采用冀東牌P.O 32.5礦渣硅酸鹽水泥，試驗(yàn)用水采用唐山本地自來(lái)水。

1.2 再生混凝土配合比確定

由于再生骨料的空隙率較高，其表面粗糙性大，因此為使再生混凝土滿(mǎn)足和易性的要求，則單位體積混凝凝土的含水量將會(huì)比普通混凝土的含水量要高。參照史巍提出的基于自由水灰比的配合比設(shè)計(jì)方法，將再生混凝土拌和用水量分成兩部分：第一部分為拌合用水量，即普通混凝土配合比設(shè)計(jì)中的計(jì)算用水量W，第二部分為再生骨料的吸附水量ΔW。因此再生混凝土使用的單位體積用水量WR=W+ΔW。

表1 再生粗骨料篩分表

本試驗(yàn)制作的試塊設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)C20。試配時(shí)粗骨料選用2～25 mm的再生骨料，吸附水量ΔW為17.78 kg/m3，水膠比W/B=0.62，砂率βs=38%，用水量為195 kg/m3，細(xì)骨料用量為680.6 kg/m3，粗骨料用量為1 111.05 kg/m3，膠凝材料用量為314.5 kg/m3，其坍落度為41 mm。制作成的邊長(zhǎng)150 mm的立方體試塊，在溫度20±2 ℃、濕度為95%以上的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室養(yǎng)護(hù)的條件下，其3 d、7 d和28 d的混凝土立方體抗壓強(qiáng)度分別為9.60 MPa、15.04 MPa和24.48 MPa，試配的強(qiáng)度符合試驗(yàn)要求。

1.3 再生混凝土試塊的制作及試驗(yàn)方法

試驗(yàn)按照上述配合比制作骨料粒徑為5～16 mm、5～20 mm、5～25 mm、5～31.5 mm和5～40 mm的150 mm×150 mm×150 mm的再生混凝土立方體試塊，每種分別制作9塊，共45塊。各組混凝土試塊均為機(jī)械攪拌，標(biāo)準(zhǔn)模具成型，振搗臺(tái)振搗密實(shí)，24 h后拆模，在溫度20±2 ℃、濕度為95%以上的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。3 d、7 d和28 d后分別用壓力試驗(yàn)機(jī)對(duì)其進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

再生混凝土試塊經(jīng)過(guò)3 d、7 d和28 d養(yǎng)護(hù)后，分別對(duì)其進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，其強(qiáng)度值如表2所示。

隨著再生粗骨料的粒徑變化，再生混凝土不同齡期混凝土強(qiáng)度變化如圖1所示

表2 各組再生混凝土強(qiáng)度表

圖1 粗骨料粒徑與再生混凝土強(qiáng)度的關(guān)系

由表2和圖1可以看出，C20再生混凝土的抗壓強(qiáng)度在不同齡期隨著粗骨料粒徑變化的情況。采用取代率為100%的再生粗骨料配制的混凝土，在配合比相同時(shí)，隨著再生骨料粒徑的增大再生混凝土的強(qiáng)度先變大，后變小。在粗骨料粒徑5～16 mm到5～20 mm的過(guò)程中，再生混凝土的強(qiáng)度增大，原因是粗骨料粒徑較小時(shí)，骨料表面會(huì)覆蓋很多粉塵，影響了骨料與水泥砂漿的粘結(jié)強(qiáng)度；當(dāng)骨料粒徑增大時(shí)，粗骨料開(kāi)始作為支架發(fā)揮其抗壓作用，而且骨料表面粘附的水泥砂漿相對(duì)量增多，增大了它們共同作用時(shí)的強(qiáng)度；粗骨料粒徑在5～20 mm、5～25 mm、5～31.5 mm和5～40 mm 4種粒徑變化時(shí)，再生混凝土的強(qiáng)度不斷降低，其主要原因是，粗骨料粒徑增大時(shí)，骨料主要由粘附大量水泥砂漿的石子組成，其內(nèi)部存在缺陷的幾率逐漸增大，使得再生骨料本身的強(qiáng)度逐漸降低，進(jìn)而使混凝土的強(qiáng)度降低。而不同學(xué)者對(duì)普通混凝土的研究表明，隨著骨料粒徑的增大，混凝土的強(qiáng)度都有明顯增大，可見(jiàn)粗骨料最大粒徑對(duì)普通混凝土的影響與對(duì)再生混凝土的影響是不相同的。

從表2和圖1中可以看出，混凝土在3 d、7 d和28 d的強(qiáng)度變化規(guī)律基本相同，均為先增大后減小，均在骨料粒徑為5～20 mm時(shí)強(qiáng)度最大。其中在3 d和28 d時(shí)，粒徑為5～16 mm的強(qiáng)度最?。辉? d時(shí)，粒徑為5～40 mm的強(qiáng)度最小。

通過(guò)計(jì)算可知，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下再生混個(gè)凝土的3 d強(qiáng)度約為28 d強(qiáng)度的40%，其7 d強(qiáng)度約為28 d強(qiáng)度的63%，其中在粒徑為5～20 mm時(shí)其早期強(qiáng)度最大，3 d和7 d強(qiáng)度約為28 d強(qiáng)度的45%和67%。綜上所述可知，粗骨料取代率為100%的C20再生混凝土的早期強(qiáng)度較小，均小于同水平下同水平普通混凝土的早期強(qiáng)度。

3 結(jié)論

(1)再生粗骨料的取代率為100%時(shí)，分別對(duì)比最大粒徑分別為16 mm、20 mm、25 mm、31.5 mm和40 mm的連續(xù)粒級(jí)混凝土強(qiáng)度可知，隨著粗骨料粒徑增大，混凝土強(qiáng)度先增大后減小，在粒徑為5～20 mm時(shí)，其強(qiáng)度最高。

(2)當(dāng)粗骨料粒徑不同時(shí)，混凝土的3 d、7 d和28 d強(qiáng)度的變化規(guī)律基本一致。

(3)粗骨料取代率為100%再生混凝土的3 d強(qiáng)度約為28 d強(qiáng)度的40%，7 d強(qiáng)度約為28 d強(qiáng)度的63%，其早期強(qiáng)度比相同水平下普通混凝土的早期強(qiáng)度要小。

[1]周宏敏，柴俊，柴華，等.再生骨料混凝土技術(shù)及其研究現(xiàn)狀[J].混凝土.2008，(12)：75-76.

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

[3]史巍，侯景鵬.再生混凝土技術(shù)及其配合比設(shè)計(jì)方法[J].建筑技術(shù)開(kāi)發(fā)，2001，28(8)：18-20.

[4]王寶媛，劉秀杰，紀(jì)海軍，等.粗骨料最大粒徑對(duì)混凝土性能影響的試驗(yàn)研究[J].長(zhǎng)春工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2012，13(4):13-14.

Influence of Maximum Particle Size of Coarse Aggregate on Strength of Recycled Concrete

QIAO Jing-sheng1,ZANG Peng2,HUO Wen-jie2

(1.Department of Civil Engineering, Tangshan University, Tangshan Hebei 063000,China;2.College of Civil and Architectural Engineering,North China University of Science and Technology,Tangshan Hebei 063009,China)

particle size of coarse aggregate; recycled concrete; strength

Recycled concrete blocks with particle size of coarse aggregate sizes are 5-16 mm, 5-20 mm, 5-25 mm, 5-31.5 mm and 5-40 mm respectively were used to do compression tests. The compression strength of recycled concrete in different ages was determined, and the results were analyzed. The results show that the strength of concrete varies from strong to weak with the increase of particle sizes of coarse aggregate, when the size is 5-20 mm, strength is highest. The particle size of coarse aggregate size has little effect on the changing rule of recycled concrete strength at early stage, and the strength of recycled concrete at early stage is slightly lower than that of the normal concrete strength.

2095-2716(2016)01-0107-03

2015-09-21

2015-11-24

TU528.59

A