改性再生粗骨料對再生混凝土力學(xué)性能的影響

姚宇峰，范冠先，劉文濤

摘 要：研究粒徑16～19 mm內(nèi)的改性再生粗骨料替代天然粗骨料對再生混凝土力學(xué)性能的影響，采用高強(qiáng)砂漿裹漿處理再生粗骨料進(jìn)行改性，將天然混凝土作為對照組，以替代率為0%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%的等質(zhì)量替代天然粗骨料配制11種C30混凝土，對不同替代率下的再生混凝土試塊進(jìn)行抗壓和劈裂拉伸試驗(yàn)。結(jié)果表明：當(dāng)裹漿再生粗骨料替代率分別為20%、80%時(shí)對應(yīng)的再生混凝土抗壓和劈裂拉伸強(qiáng)度達(dá)到最大。

關(guān)鍵詞：裹漿;再生粗骨料;再生混凝土;抗壓強(qiáng)度;劈裂拉伸強(qiáng)度

中圖分類號：TU528.59 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? 文章編號：1001-5922（2021）12-0115-05

Influence of Modified Recycled Coarse Aggregate on the Mechanical Properties of Recycled Concrete

Yao Yufeng1， Fan Guanxian1， Liu Wentao2

（1. Construction Engineering Branch， Yangling Vocational & Technical College， Yangling 712100， China;

2. China Railway First Survey and Design Institute Group Co.，Ltd.， Xi an 710043， China）

Abstract：To study the influence of modified recycled coarse aggregates within particle size of 16 mm～19 mm replacing natural coarse aggregates on the mechanical properties of recycled concrete， high-strength mortar wrapped slurry is used to treat the recycled coarse aggregate for modification. Natural concrete is taken as the control group， and there are 11 kinds of C30 concrete prepared by substituting the natural coarse aggregate with the same quality at the replacement rate of 0、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%. Thus the compression and splitting tensile tests of recycled concrete samples with different replacement rates are carried out.The results show that the compression strength and splitting tensile strength of recycled concrete reach the maximum when the replacement rate of recycled coarse aggregate is 20% and 80%， respectively.

Key words：wrapped slurry; recycled coarse aggregate; recycled concrete; compression strength; splitting tensile strength

0 引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，近些年為了加快城市建設(shè)和推進(jìn)城鄉(xiāng)一體化，城市新建或者改造工程較多，由此造成建筑業(yè)與資源、能源和環(huán)境之間的問題逐漸凸顯[1]。由于拆遷或者老舊小區(qū)改造升級，每年都有大量舊建筑物被拆除，從而產(chǎn)生大量廢棄混凝土[2];再者，混凝土使用 50年左右就成為廢棄混凝土[3]。這些現(xiàn)象的發(fā)生不僅是對國土資源過度的消耗，同時(shí)又對環(huán)境造成了污染[4]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國建筑垃圾年產(chǎn)量約8×107 t[5]，這些建筑垃圾不僅污染環(huán)境而且破壞生態(tài)，為了避免污染及生態(tài)遭到破壞，建筑垃圾循環(huán)利用迫在眉睫。為此，再生混凝土的使用可以解決這一問題，可以實(shí)現(xiàn)廢棄混凝土被二次利用，達(dá)到保護(hù)環(huán)境的目的。再生混凝土（Recycled Aggregate Concerete，RAC）是指利用廢棄混凝土破碎加工而成的再生集料部分或全部替代天然集料配制而成的新混凝土，簡稱再生混凝土。安新正等[6]研究了粉煤灰參量對再生混凝土抗凍性能影響，宋少民[7]、白國良[8]等對再生混凝土配合比進(jìn)行了研究，還有諸多國內(nèi)外學(xué)者對再生混凝土基本力學(xué)性能或骨料強(qiáng)化進(jìn)行了廣泛研究[9-16]。為此，本文主要研究基于16～19 mm粒徑范圍內(nèi)裹漿再生粗骨料小間隔內(nèi)替代天然粗骨料對再生混凝土力學(xué)性能影響的研究。主要測量的指標(biāo)為裹漿再生粗骨料等質(zhì)量不同替代率下再生混凝土的28 d抗壓強(qiáng)度和劈裂拉伸強(qiáng)度，并研究其與替代率之間的影響關(guān)系，最后結(jié)合試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)，分析不同替代率下對力學(xué)性能的影響規(guī)律，旨在為裹漿再生骨料在實(shí)際工程中的應(yīng)用提供指導(dǎo)與參考。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

本試驗(yàn)使用高強(qiáng)52.5R普通硅酸鹽水泥，各項(xiàng)指標(biāo)如表1所示。

將水泥與細(xì)骨料拌和成水膠比為0.3的砂漿，使用該砂漿包裹再生粗骨料，自然晾干，水中浸泡28 d養(yǎng)護(hù)完成后，形成裹漿再生粗骨料，具體如圖1所示;減水劑為奈系高效能減水劑，再生粗骨料（RC）為廢棄混凝土經(jīng)機(jī)械破碎級配合理的骨料，具體如圖2所示。原始混凝土為C30，壓碎指標(biāo)為14.3%，吸水率為4.8%;天然粗骨料（NC）采用5～31.5 mm連續(xù)級配碎石，含泥量為0.17%;天然細(xì)骨料（NF）采用人工水洗砂。試驗(yàn)用水采用當(dāng)?shù)刈詠硭?/p>

1.2 試驗(yàn)混凝土配合比設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)配制C30混凝土，結(jié)合混凝土和易性要求，將170 mm作為坍落度設(shè)計(jì)值，共設(shè)計(jì)11個(gè)組進(jìn)行試驗(yàn)，即RAC0為對照組，RAC1～RAC10為試驗(yàn)組;每組的水膠比均不變，裹漿再生粗骨料以替代率為0%～100%等質(zhì)量替代天然粗骨料，具體每組配合比設(shè)計(jì)情況如表2所示。

1.3 試驗(yàn)方法

根據(jù)上述配合比拌和混凝土，若和易性不滿足要求或者無法達(dá)到泵送混凝土的要求時(shí)，可通過逐量添加減水劑來影響和易性以期滿足要求，最終使得坍落度均在170 mm左右，滿足泵送混凝土的要求，整個(gè)試驗(yàn)方法依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)是GB/T 50080—2002《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法》。試驗(yàn)所用的試件設(shè)計(jì)尺寸均為100 mm×100 mm×100 mm，試件制作完畢后，將其放置振動臺上振搗成型，再靜置24 h后拆模[17]，養(yǎng)護(hù)28 d，以GB/T 50081—2002《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》作為測試依據(jù)，進(jìn)行28 d抗壓及劈裂拉伸強(qiáng)度測試。

2 結(jié)果與分析

2.1 抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果

裹漿再生粗骨料對再生混凝土的抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。為了提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性減少數(shù)據(jù)離散度，加大數(shù)據(jù)樣本以6個(gè)試件為一組，當(dāng)測出的6個(gè)數(shù)值中最大值或最小值與平均值之差小于20%時(shí)，取6個(gè)數(shù)值的算術(shù)平均值，否則以中間4個(gè)試件的平均值作為該組試件的抗壓強(qiáng)度[18]。試驗(yàn)結(jié)果表明，所有數(shù)據(jù)與平均值之差均小于20%，說明所測得數(shù)據(jù)偏離度較小，無異常，滿足要求。

依據(jù)表3中的數(shù)據(jù)及變化趨勢圖3分析可得，在粒徑16～19 mm范圍內(nèi)裹漿再生粗骨料等質(zhì)量替代天然粗骨料時(shí)，抗壓強(qiáng)度隨著替代率的增加呈現(xiàn)先增大后減小再略微增大的變化趨勢，由圖3看出，對于裹漿再生粗骨料，當(dāng)替代率為20%時(shí)對應(yīng)的再生混凝土抗壓強(qiáng)度最大，所有裹漿再生粗骨料對應(yīng)的混凝土抗壓強(qiáng)度均小于替代率為20%的再生混凝土抗壓強(qiáng)度。

導(dǎo)致裹漿再生粗骨料替代率超過20%對應(yīng)的再生混凝土抗壓強(qiáng)度逐漸降低的主要原因?yàn)樵偕止橇瞎鼭{之后強(qiáng)度有所增加，替代率不高的情況下對抗壓強(qiáng)度有貢獻(xiàn)。但是，畢竟再生粗骨料在未裹漿前表面粗糙，然而，裹漿之后粗糙的界面轉(zhuǎn)變?yōu)槔饨呛苌佥^為光滑的界面，類似于鵝卵石，這種界面導(dǎo)致裹漿再生粗骨料與混凝土的咬合力降低。當(dāng)替代率超過一定的值之后，咬合力下降的更為明顯，故在外界壓力下使得內(nèi)力下降較快，降低了再生混凝土抗壓強(qiáng)度。

2.2 劈裂拉伸強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果

裹漿再生粗骨料對再生混凝土的劈裂拉伸強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。數(shù)據(jù)處理辦法與抗壓強(qiáng)度相同，各組數(shù)據(jù)誤差均在20%以內(nèi)，數(shù)據(jù)無異常，合理可靠。

依據(jù)表4中數(shù)據(jù)及變化趨勢圖4分析可得，在粒徑16～19 mm內(nèi)裹漿再生粗骨料等質(zhì)量替代天然粗骨料時(shí)，劈裂拉伸強(qiáng)度隨著替代率的增加呈現(xiàn)先增大后減小最后增大的變化趨勢，由圖4看出，裹漿再生粗骨料當(dāng)替代率達(dá)到80%時(shí)劈裂拉伸強(qiáng)度最大，所有裹漿再生粗骨料對應(yīng)的混凝土劈裂拉伸強(qiáng)度均小于替代率為80%再生混凝土劈裂拉伸強(qiáng)度。

導(dǎo)致裹漿再生粗骨料對應(yīng)的混凝土劈裂拉伸強(qiáng)度均高于天然骨料混凝土（替代率為0%）且替代率達(dá)到80%時(shí)對應(yīng)劈裂拉伸強(qiáng)度最大的主要原因?yàn)楣鼭{再生粗骨料表面所包裹的高強(qiáng)砂漿與再生粗骨料界面粘接致密、牢靠不易滑落，這樣的處理形成了類似“花生殼”的保護(hù)層改善了未包裹前再生粗骨料在劈裂拉伸外力下易于酥裂的缺陷，所以隨著替代率的增加，提高了再生混凝土劈裂拉伸強(qiáng)度。但當(dāng)替代率超過80%時(shí)，雖然劈裂拉伸強(qiáng)度稍微有所下降，這是由于數(shù)據(jù)離散導(dǎo)致，但替代率超過80%以后劈裂拉伸強(qiáng)度下降不明顯，基本趨于平穩(wěn)。由此推出，裹漿再生粗骨料對再生混凝土劈裂拉伸強(qiáng)度改善較為明顯。

3 結(jié)語

通過裹漿再生粗骨料在粒徑16～19 mm內(nèi)等質(zhì)量替代天然骨料配制而成的再生混凝土28 d抗壓強(qiáng)度與劈裂拉伸強(qiáng)度試驗(yàn)，結(jié)果表明：①當(dāng)裹漿再生粗骨料替代率為20%時(shí)，再生混凝土抗壓強(qiáng)度最大;②當(dāng)裹漿再生粗骨料替代率80%時(shí)，再生混凝土的劈裂拉伸強(qiáng)度最大。研究結(jié)果可為再生粗骨料在工程中的應(yīng)用提供借鑒與參考。

參 考 文 獻(xiàn)

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