再生混凝土抗壓強(qiáng)度與彈性模量試驗研究

劉榴LIU Liu

（武漢工程大學(xué)土木工程與建筑學(xué)院，武漢430073）

0 引言

我國建筑業(yè)存在著兩個主要問題：第一，為了滿足天然砂石骨料對建筑的巨大需求，大量地采石對生態(tài)環(huán)境有很大的影響；第二，舊建筑的翻新或拆除，大量的建筑垃圾被運(yùn)送到城市周邊，只進(jìn)行簡單填埋或露天堆放處理[1-2]，造成了環(huán)境污染嚴(yán)重問題[3-4]。再生混凝土[5]是指將廢棄混凝土破碎、清洗、分級后，按一定的比例摻入再生骨料，部分或者全部替代天然骨料制成的混凝土。對于再生的混凝土的研究，國內(nèi)外學(xué)者有很多學(xué)術(shù)成果，王智威[6]和施養(yǎng)杭[7]對不同來源再生骨料混凝土的抗壓強(qiáng)度進(jìn)行了研究，結(jié)果表明：骨料的來源不同對混凝土的抗壓強(qiáng)度影響不大。彭玉林、龔愛民[8]等研究了不同強(qiáng)度等級的再生混凝土的性能，研究發(fā)現(xiàn)隨著取代率的增加，再生混凝土的彈性模量逐漸降低。由于骨料來源復(fù)雜，原生混凝土的強(qiáng)度等級、不同的服役年限等因素都會對制備的再生混凝土性能造成一定的影響。

本文根據(jù)國家規(guī)范《混凝土用再生粗骨料》GB/T 25177-2010[9]中壓碎指標(biāo)和吸水率兩個性能指標(biāo)收集了Ⅰ類和Ⅱ類再生粗骨料，研究在不同取代率條件下，不同再生骨料類型，對再生混凝土的抗壓強(qiáng)度和彈性模量的影響。

1 試驗設(shè)計

1.1 試驗原材料

本研究收集了兩類再生粗骨料，Ⅰ類再生粗骨料來源于學(xué)校道路改造工程中產(chǎn)生的廢舊混凝土，經(jīng)破碎篩分后得到的，記為RAⅠ；Ⅱ類再生粗骨料來源于湖北慧迪再生資源開發(fā)利用有限公司，記為RAⅡ；試驗采用的是粒徑為4.75～25mm 的天然骨料，連續(xù)級配碎石，粗骨料的物理性能指標(biāo)見表1。細(xì)骨料采用的是天然河砂，細(xì)度模數(shù)為2.8；水泥是P.O42.5 級普通硅酸鹽水泥，由華新水泥（鄂州）有限公司生產(chǎn)的，主要技術(shù)指標(biāo)見表2；試驗用水為武漢市普通自來水；減水劑采用聚羧酸高效減水劑，其固含量為15%，呈淡黃色液體。

表1 粗骨料性能指標(biāo)

表2 水泥技術(shù)指標(biāo)

1.2 配合比設(shè)計

本文設(shè)計的基準(zhǔn)混凝土的強(qiáng)度等級為C30，按照《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》JGJ55-2011[10]進(jìn)行配合比設(shè)計，本次試驗考慮了五種不同再生粗骨料取代率，即0、30%、50%、70%和100%，試驗配合比見表3。

1.3 試塊制作及加載設(shè)備

試塊尺寸分別為100mm×100mm×100mm 和150mm×150mm×300mm，按照《普通混凝土拌合物性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》GB/T50080-2016[11]的規(guī)定，對再生混合料進(jìn)行攪拌：首先按照配合比稱取所有材料，然后將粗骨料、水泥、砂依次倒入攪拌機(jī)，攪拌均勻；然后將減水劑倒入稱好的水中，攪拌均勻，然后加入攪拌機(jī)中；測試其坍落度，坍落度符合要求后，裝入試模，進(jìn)行振動臺振搗，在室內(nèi)放置24h 后，拆除模具，放入溫度為20±2℃、濕度在95%以上的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室中養(yǎng)護(hù)28d，測試其抗壓強(qiáng)度和彈性模量。

試驗加載設(shè)備是型號為SYE-2000A 的壓力試驗機(jī)和WAW-600B 微機(jī)控制電液伺服萬能試驗機(jī)，按照《普通混凝土力學(xué)性能試驗方法》GB/T 50081-2002[12]進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗和彈性模量試驗，如圖1 和圖2 所示。

2 試驗結(jié)果及分析

2.1 立方體抗壓強(qiáng)度

表3 混凝土配合比

圖1 抗壓強(qiáng)度試驗

圖2 彈性模量試驗

再生混凝土抗壓強(qiáng)度在不同取代率情況下的試驗數(shù)據(jù)結(jié)果如表4 所示。表中NAC 表示普通混凝土，RAC 表示再生混凝土，RACⅠ-30 表示Ⅰ類再生粗骨料取代率為30%的再生骨料混凝土，其余編號類推。

表4 再生混凝土立方體抗壓強(qiáng)度

由表4 可知，再生粗骨料取代率增加，Ⅰ類再生骨料混凝土的立方體抗壓強(qiáng)度變化不明顯，當(dāng)取代率由30%、50%、70%增至100%時，再生混凝土的抗壓強(qiáng)度較普通混凝土下降了6.14%、6.65%、7.42%、14.07%，由表1 可知，Ⅰ類再生骨料的物理性能接近天然骨料的物理性能，因此，Ⅰ類再生骨料混凝土的抗壓強(qiáng)度相近于普通混凝土。Ⅱ類再生骨料性能是脆性的，骨料本身可能存在初始裂縫，舊骨料與新砂漿的粘結(jié)力被具有初始裂縫的舊砂漿削弱了，在一定程度上導(dǎo)致了Ⅱ類再生骨料混凝土的抗壓強(qiáng)度降低，當(dāng)取代率為100%時，再生混凝土的抗壓強(qiáng)度下降了22.63%。

2.2 彈性模量

Ⅰ類、Ⅱ類再生骨料混凝土彈性模量的試驗結(jié)果見表5。由表5 可知，Ⅰ類和Ⅱ類再生骨料混凝土的彈性模量都比普通混凝土的彈性模量??；同一類再生骨料混凝土，取代率不斷提高，彈性模量都隨之減小，取代率從30%、50%、70%增至100%，Ⅰ類再生骨料混凝土的彈性模量分別下降了3.39%、7.51%、22.03%、25.42%；Ⅱ類再生骨料混凝土的彈性模量分別下降了18.40%、23.00%、26.15%、31.23%。

表5 再生混凝土彈性模量

3 結(jié)論

①再生粗骨料類型相同時，再生混凝土的立方體抗壓強(qiáng)度、彈性模量都隨取代率的增加而逐漸下降。②當(dāng)取代率相同時，彈性模量大小基本遵循RACⅠ＞RACⅡ的變化規(guī)律。③不同再生粗骨料取代率條件下的Ⅰ類和Ⅱ類再生骨料混凝土的立方體抗壓強(qiáng)度都小于普通混凝土，隨著取代率的增加，Ⅱ類再生骨料混凝土顯著下降，但Ⅰ類再生骨料混凝土的立方體抗壓強(qiáng)度沒有明顯變化。