二級(jí)配再生混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)研究

陳建國(guó)^1,2,， 郭晉川^1,2,， 彭華娟^1,2， 劉魯強(qiáng)^1,2

（1.廣西壯族自治區(qū)水利科學(xué)研究院,，南寧,，530023；

2.廣西水工程材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地,，南寧,，530023）

摘要：采用廢混凝土骨料代替天然骨料，配制了7組配合比,，設(shè)計(jì)了84個(gè)試件,，分別進(jìn)行了立方體抗壓強(qiáng)度、圓柱體軸心抗壓強(qiáng)度,、立方體劈裂抗拉強(qiáng)度,、彈性模量等力學(xué)性能試驗(yàn)。研究了骨料取代率對(duì)力學(xué)性能指標(biāo)的影響,，基于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),，研究了各強(qiáng)度性能指標(biāo)的換算關(guān)系,。研究結(jié)果表明，與天然骨料相比,，再生混凝土抗壓強(qiáng)度,、軸心抗壓強(qiáng)度及彈性模量均略為增大，劈裂抗拉強(qiáng)度下降,。

關(guān)鍵詞：再生混凝土  力學(xué)性能  強(qiáng)度換算  骨料取代率

隨著城市及各類基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),，大量廢棄混凝土引發(fā)的環(huán)境問(wèn)題日益突出，直接丟棄不僅要占用大量的耕地污染環(huán)境,，而且還要花費(fèi)大量運(yùn)費(fèi),。有效回收利用廢棄混凝土形成再生混凝土，對(duì)于保護(hù)環(huán)境,、節(jié)約資源具有重要意義,。近年來(lái)國(guó)內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了相關(guān)研究，取得了很多成果,。但是,，以往的研究中大多采用一級(jí)配再生粗骨料替代天然粗骨料^[1-3]，未能充分反映不同級(jí)配的再生骨料取代率對(duì)再生混凝土力學(xué)性能的影響,。

再生混凝土與天然骨料混凝土相比,，組成成分復(fù)雜，在破碎過(guò)程中,，兩種混凝土的基本性能相差較大,。若要將再生混凝土用到混凝土結(jié)構(gòu)中，對(duì)其力學(xué)性能指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試非常重要,。因此,，對(duì)再生混凝土的基本力學(xué)性能進(jìn)行研究，并將不同再生粗,、細(xì)骨料取代率的混凝土試驗(yàn)結(jié)果與天然骨料混凝土進(jìn)行對(duì)比分析,，找出強(qiáng)度指標(biāo)之間的變化規(guī)律，為再生混凝土的后續(xù)研究及相關(guān)工程建設(shè)提供參考,。

1  試驗(yàn)原材料及配合比

1.1  原材料

再生砂：南寧市壯錦大道路面改造工程廢棄混凝土,，經(jīng)破碎加工成再生砂；再生石：為南寧市壯錦大道路面改造工程廢棄混凝土,，經(jīng)破碎加工成人工碎石（再生細(xì)石：5～20mm,，再生粗石：20～40mm）；再生骨料實(shí)拍照片如圖1所示,。

水泥：扶綏新寧海螺水泥有限責(zé)任公司提供的“海螺牌”P·O42.5水泥,。

河砂：采用南寧本地產(chǎn)河砂（中砂）；粗骨料：選用桂林靈川產(chǎn)的灰?guī)r塊石,，經(jīng)破碎加工成人工碎石（細(xì)石：5～20mm,，粗石：20～40mm）,。

水：飲用水。

1.2  骨料物理性能測(cè)試

按照SL352—2006《水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程》 ^[4]規(guī)定的試驗(yàn)方法,，分別測(cè)試各粗,、細(xì)骨料的物理性能指標(biāo)，試驗(yàn)結(jié)果具體見(jiàn)表１及表2,。由表1及表2可見(jiàn)：再生骨料與天然骨料相比,，其含水率、吸水率均明顯增大,，表觀密度和堆積密度卻有所降低，這主要是由于再生骨料表面粘附著大量水泥基體,，以及骨料破碎過(guò)程中存在于內(nèi)部的微裂縫所致,。

1.3  試驗(yàn)方法

立方體抗壓強(qiáng)度、立方體劈裂抗拉強(qiáng)度,、圓柱體軸心抗壓強(qiáng)度及軸心抗壓彈模試驗(yàn)方法參照《水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程》（SL352-2006）^[1]中的規(guī)定進(jìn)行,。

1.4  配合比

采用再生骨料全部或部分取代天然碎石配制再生混凝土，以再生骨料取代率為變化參數(shù),，配制8種再生混凝土（分別為：全天然骨料混凝土,；全再生骨料混凝土；再生粗骨料取代率分別為50％,、75%及100％,；再生細(xì)骨料取代率為50%、75%及100％）,。共制作84個(gè)試件,，包括尺寸為150mm×150mm×150mm的立方體試件14組，每組3個(gè)試件,，共42個(gè)試件,；Ф150mm×300mm的圓柱體試件14組，每組3個(gè)試件,，共42個(gè)試件,。

配合比以取代率0%（對(duì)應(yīng)天然混凝土）為基準(zhǔn)，試配強(qiáng)度C20,。各組試件配合比中,，嚴(yán)格保持水膠比、水泥,、砂,、粗骨料的總重量不變，并且考慮再生粗骨料吸水率的影響,。再生混凝土配合比見(jiàn)表３,。

2  試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1  再生混凝土抗壓強(qiáng)度

       圖2及圖3結(jié)果表明：隨著再生粗骨料取代率的增加,，再生混凝土立方體28d抗壓強(qiáng)度逐漸減小。當(dāng)再生粗骨料取代率為0%時(shí),，再生混凝土立方體28d抗壓強(qiáng)度為23.6MPa,，當(dāng)再生粗骨料取代率為100%、75%和50%時(shí),，再生混凝土立方體28d抗壓強(qiáng)度比普通混凝土分別提高了3.4%,、8.1%和11.9%，平均值為7.8%,；隨著再生細(xì)骨料取代率的增加,，再生混凝土立方體28d抗壓強(qiáng)度逐漸增加。當(dāng)再生細(xì)骨料取代率為0%時(shí),，再生混凝土立方體28d抗壓強(qiáng)度為23.6MPa,，當(dāng)再生細(xì)骨料取代率為100%、75%和50%時(shí),，再生混凝土立方體28d抗壓強(qiáng)度比普通混凝土分別提高了11.4%,、3.8%和0，平均值為5.1%,。

2.2  再生混凝土劈裂抗拉強(qiáng)度

       圖4及圖5結(jié)果表明：隨著再生粗骨料取代率的增加,，再生混凝土立方體28d劈裂抗拉強(qiáng)度逐漸增加。當(dāng)再生粗骨料取代率為0%時(shí),，再生混凝土立方體28d劈裂抗拉強(qiáng)度為2.07MPa,，當(dāng)再生粗骨料取代率為100%、75%和50%時(shí),，再生混凝土立方體28d劈裂抗拉強(qiáng)度比普通混凝土分別降低了10.6%,、11.6%和15.9%，平均值為12.7%,；隨著再生細(xì)骨料取代率的增加,，再生混凝土立方體28d劈裂抗拉強(qiáng)度逐漸增加。當(dāng)再生細(xì)骨料取代率為0%時(shí),，再生混凝土立方體28d劈裂抗拉強(qiáng)度為2.07MPa,，當(dāng)再生細(xì)骨料取代率為100%、75%和50%時(shí),，再生混凝土立方體28d劈裂抗拉強(qiáng)度比普通混凝土分別降低了9.2%,、10.1%和17.4%，平均值為12.2%,。

2.3  再生混凝土軸心抗壓強(qiáng)度

圖6及圖7結(jié)果表明：隨著再生粗骨料取代率的增加,，再生混凝土立方體28d軸心抗壓強(qiáng)度逐漸減小。當(dāng)再生粗骨料取代率為0%時(shí)，再生混凝土立方體28d軸心抗壓強(qiáng)度為17.9MPa,，當(dāng)再生粗骨料取代率為100%、75%和50%時(shí),，再生混凝土立方體28d軸心抗壓強(qiáng)度比普通混凝土分別提高了5.0%,、8.4%和12.3%，平均值為8.6%,；隨著再生細(xì)骨料取代率的增加,，再生混凝土立方體28d軸心抗壓強(qiáng)度逐漸增加。當(dāng)再生細(xì)骨料取代率為0%時(shí),，再生混凝土立方體28d軸心抗壓強(qiáng)度為17.9MPa,，當(dāng)再生細(xì)骨料取代率為100%、75%和50%時(shí),，再生混凝土立方體28d劈裂抗拉強(qiáng)度比普通混凝土分別提高了11.7%,、3.9%和0%，平均值為5.2%,。

2.4  再生混凝土彈性模量

圖8及圖9結(jié)果表明：隨著再生粗骨料取代率的增加，再生混凝土立方體28d軸心抗壓彈模逐漸減小,。當(dāng)再生粗骨料取代率為0%時(shí),，再生混凝土立方體28d軸心抗壓彈模為27.2GPa，當(dāng)再生粗骨料取代率為100%,、75%和50%時(shí),，再生混凝土立方體28d軸心抗壓彈模比普通混凝土分別提高了1.5%,、3.3%和4.8%,，平均值為3.2%；隨著再生細(xì)骨料取代率的增加,，再生混凝土立方體28d軸心抗壓彈模逐漸增加。當(dāng)再生細(xì)骨料取代率為0%時(shí),，再生混凝土立方體28d軸心抗壓彈模為27.2GPa,，當(dāng)再生細(xì)骨料取代率為100%,、75%和50%時(shí),，再生混凝土立方體28d劈裂抗拉彈模比普通混凝土分別提高了4.4%,、1.5%和0%，平均值為2.0%。

3  再生混凝土力學(xué)性能指標(biāo)間換算關(guān)系

4  結(jié)論

（1）再生混凝土立方體抗壓強(qiáng)度隨著再生粗骨料取代率的增加先提高后降低,，平均提高了7.8%,；隨著再生細(xì)骨料取代率的增加而提高，平均提高5.1%,。

（2）再生混凝土劈裂抗拉強(qiáng)度隨著再生粗,、細(xì)骨料取代率的增加先降低后提高，平均下降了12.7%及12.2%,。

（3）再生混凝土軸心抗壓強(qiáng)度隨著再生粗骨料取代率的增加先提高后降低,，平均提高了8.6%；隨著再生細(xì)骨料取代率的增加而提高,，平均提高5.2%,。

（4）再生混凝土軸心抗壓彈性模量隨著再生粗骨料取代率的增加先提高后降低，平均提高了3.2%,；隨著再生細(xì)骨料取代率的增加而提高，平均提高2.0%,。

（5）結(jié)合試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用非線性回歸方法,，建立二級(jí)配再生粗、細(xì)骨料混凝土立方體抗壓強(qiáng)度與圓柱體抗壓強(qiáng)度,、劈裂抗拉強(qiáng)度及彈性模量的換算公式,，這對(duì)以后二級(jí)配再生粗、細(xì)混凝土的試驗(yàn)研究和力學(xué)性能預(yù)測(cè)有一定的借鑒作用,。