水飽和再生混凝土力學性能研究

王曦 孫超 師滿學 馮凱凱 雷敏

摘 要：通過對不同再生骨料摻量的水飽和再生混凝土進行力學性能試驗，分析水飽和再生混凝土的強度特性、變形特性等力學性能的變化規(guī)律。試驗結果表明：水飽和再生混凝土的彈性模量、抗壓強度及峰值應變均隨著再生骨料添加量的增高而線性降低。

關鍵詞：再生混凝土;水飽和;力學性能

再生混凝土是指將廢棄的混凝土經(jīng)過加工、破碎、分級后，按照一定的比例混合形成再生骨料，部分或完全替代天然骨料配置而形成的新混凝土。利用廢棄建筑垃圾充當混凝土骨料，生產(chǎn)新的混凝土，既節(jié)省了處理建筑垃圾的費用，又保護了環(huán)境和節(jié)約了資源，具有重大意義。目前，關于再生混凝土試驗研究多集中在正常環(huán)境下的力學性能研究，很少學者對水下環(huán)境的再生混凝土的力學性能進行分析。因此，本文進行了不同再生骨料添加比例的情況下，水飽和混凝土各種物理力學性能的試驗，分析了不同再生骨料添加量下水飽和再生混凝土的力學性能變化規(guī)律，為水下再生混凝土的推廣應用提供了一定依據(jù)。

1試件準備

1.1試驗材料

本次試驗采用150mm*150mm*150mm的標準立方體試件，試驗水泥采購的為32.5R普通硅酸鹽水泥;采購的砂為普通人工砂，含水量為5.3%，細度模數(shù)為2.3，屬于中砂;天然粗骨料為連續(xù)級配的碎石，含水率為4%，最大粒徑為31.5mm，并用手動篩除粒徑小于5mm的石子;為了控制再生混凝土骨料的強度及成分，本實驗采用實驗室廢棄的C30普通混凝土試塊，經(jīng)過試驗儀器和人工破碎加工而成;試驗用水為普通自來水。

1.2混凝土配合比

混凝土共分5組，編號為S-0的是普通混凝土，編號為S-10、S-20、S-30的分別表示再生粗骨料取代率為10%、20%和30%的再生混凝土。

混凝土試配強度采用公式? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 進行計算，得出配合比表見表1。

表1混凝土配合比（單位：kg/m3）

1.3 水飽和試件制作

將澆筑24小時的混凝土試件脫模，除S-0-1、S-0-2、S-0-3編號的三個試件放入養(yǎng)護箱養(yǎng)護外，其他15個試件全部放入裝入自來水且水深保持200mm以上的容器中浸泡5個月，使試件達到水飽和狀態(tài)并測定其吸水率。

2 水飽和再生混凝土強度特性及變形特性

2.1 彈性模量

混凝土試件受壓后，隨著荷載的增加，混凝土會經(jīng)歷不同程度的壓縮密實階段，從而導致了應力-應變關系曲線起始點切線彈性模量在試驗中測量的難度加大，同時由于試驗數(shù)據(jù)的離散型而難以精確測定。為了客觀比較混凝土的變形性能，一般取相當于結構使用階段工作應力40%-50%時的割線模量值來標定混凝土的彈性模量。本試驗取峰值應力35%-45%時的割線模量作為混凝土彈性模量標定值。通過對不同應變速率下應力-應變曲線進行分析，得到混凝土彈性模量如表2所示。

從試驗結果分析，隨著再生粗骨料的添加量增多，混凝土的彈性模量逐漸減小。10%、20%、30%再生骨料添加量的再生混凝土試件的彈性模型分別降低3.7%、5.8%、9.7%，大概接近線性降低趨勢。

2.2 峰值應力及峰值應變

依照本文介紹的試驗方法，兩種濕度混凝土的峰值應力及峰值應變統(tǒng)計值見表3。

從表3可以看出，隨著再生骨料添加比例的不斷增加，水飽和混凝土抗壓峰值應力和峰值應變都是呈降低的趨勢。且水飽和混凝土峰值應力較自然濕度混凝土有所降低，再生骨料添加率為10%時，降低7%;添加20%時降低14%;添加30%時，降低17%，從試驗數(shù)據(jù)分析，水飽和再生混凝土的峰值應力及峰值應變隨著再生骨料的添加量增加而呈線性降低趨勢。

3.結論及展望

試驗結果表明：水飽和再生混凝土的彈性模量、抗壓強度及峰值應變均隨著再生骨料添加量的增高而線性降低趨勢。再生骨料添加量越多，水飽和再生混凝土力學性能越差。但本文未對水飽和再生混凝土的耐久性能、疲勞破壞性能進行試驗和分析，這也是以后再生混凝土研究的方向。

項目說明：2018年陜西省大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目（201849007）：水飽和再生混凝土力學性能研究.