绿色再生混凝土抗压强度试验

喻 鹏 李 跃 徐中青 张星宇 周云霞

(南昌航空大学土木建筑学院，江西 南昌 330063)

绿色再生混凝土抗压强度试验

喻 鹏 李 跃 徐中青 张星宇 周云霞

(南昌航空大学土木建筑学院，江西 南昌 330063)

采用正交试验的方法，对加入了绿色外加剂——硅藻土的再生混凝土进行了强度测试，试验结果表明：硅藻土对再生混凝土强度起到增强作用，试验中硅藻土的最佳掺量为3%，再生粗骨料、粉煤灰的最适取代率为50%，10%，以此配合比拌制的再生混凝土强度完全可以达到设计强度25 MPa的要求。

再生混凝土，硅藻土，粉煤灰，抗压强度

0 引言

1 试验设计

1.1 概述

废弃混凝土块经过破碎、清洗、分级后,按一定的比例混合形成再生粗骨料，部分或全部代替天然骨料配制而成的新混凝土称为再生混凝土[7]，近年来，国内外已在再生混凝土领域开展了大量基础性研究[8,9]，本试验的目的就是通过正交试验选出再生粗骨料、粉煤灰最佳取代率以及硅藻土的最佳掺量(即硅藻土再生混凝土最适配合比)。

1.2 正交试验设计

再生混凝土配合比的设计是比较繁琐的，许多参数都是靠经验得出来的，本试验作为探究试验，为了尽量减小误差并规范试验，因此采用正交试验方法[6]，列出正交试验表，设计以下3种因素：

首先要设置一组X，Y，Z都为0的参照组，以便进行比较分析。

1)再生粗骨料取代率对强度影响很大，设再生粗骨料取代率X为混凝土中再生粗骨料与全部粗骨料质量比，根据以往经验在本试验中分别设置了X=30%，50%，70%三种再生粗骨料取代率。

2)再生混凝土之所以难以再利用是因为再生骨料存在吸水率高、压碎指标大等缺陷，为了改善这些缺陷，我们引入了一种外加剂——硅藻土，硅藻土是天然纳米材料，质轻，比表面积大，吸着力和渗透性强，它能有效填充再生骨料里面的微小缝隙，从而大大提高再生混凝土的强度以及其他性能指标。定义硅藻土取代率Y为混凝土中硅藻土与基准组水泥的质量比。本试验设置了三种硅藻土取代率Y=3%，5%，7%。

3)粉煤灰可以改善混凝土拌合物的和易性、保水性、可泵性以及抹面性等性能，并能降低混凝土的水化热，以及提高混凝土的抗化学侵蚀、抗渗及抑制碱—骨料反应等耐久性能，同时减少拌合用水量。试验采用内掺法超量取代，取代率Z=10%，30%，50%。

利用统计学软件包SPSS22.0对所得数据进行分析，使用百分率（%）对诊断结果进行描述，对比予以χ2检验，P＜0.05为差异具有统计学意义的标准。

1.3 试验原材料

水泥为海螺牌32.5级普通硅酸盐水泥；砂为产自赣江的天然黄砂；拌和水为自来水；天然骨料为连续级配天然卵石,粒径为5 mm～20 mm；掺合料为Ⅱ级粉煤灰；再生粗骨料由试验室废弃混凝土试块破碎而得,参照规范[4]得出骨料的基本性能，强度有C30和C35两种，其质量比为1∶1，粒径为5 mm～20 mm(见表1)。

表1 骨料的基本性能

1.4 配合比设计

硅藻土再生混凝土设计抗压强度为C25，再生粗骨料取代率(X)、硅藻土掺量(Y)以及粉煤灰取代率(Z)都分别设计了三种，其中基准组X，Y，Z都为0，最后使用各组试验结果与基准组进行比较分析；各组再生混凝土配合比见表2。

表2 配合比正交试验设计表

2 试验方法

试块的制作、养护与试验在南昌航空大学土木建筑学院结构工程实验室进行。试验参照规范[1]进行，试块尺寸为150 mm×150 mm×150 mm，混凝土为人工拌制，坍落度50 mm，经振实台振实，24 h后拆模。抗压强度试验采用一台DYE-2000电液式压力试验机，试验方法参照规范[2]，在标准条件(温度(20±3)℃，相对湿度90%以上)下养护28 d后测试其混凝土抗压强度。

3 试验结果与分析

3.1 现象分析

压力机以一定的速率给混凝土试块逐渐加压，当压力达到一定程度时，试块表面会慢慢地出现细小的裂缝，竖向裂缝起初位于试块侧表面中央，之后裂缝慢慢变粗并且由中央向矩形的四个角发展，随着压力的进一步增加，表面的其他部位也开始出现裂缝，裂缝由表面向试块内部延伸，试块的四个侧面不同程度地出现了起鼓、表面砂浆脱落的现象，从而造成了粗骨料裸露，荷载到达极限后试块最终破坏，其上下部分各形成一个较完整的四角锥体。从破坏的形态来看，再生混凝土的破坏基本上均为粗骨料和水泥砂浆之间的粘结破坏，这与天然混凝土的破坏形态基本上是吻合的。

3.2 数据分析

通过对图1的分析，再生混凝土抗压强度最接近基准组的是第2组，对应强度为33.43 MPa(X=30%,Y=3%,Z=10%)；其次是第9组，对应强度为28.43 MPa(X=70%,Y=5%,Z=10%)；最低的是第4组，对应强度为8.66 MPa(X=30%,Y=7%,Z=50%)；粉煤灰掺量均为10%的第2组，7组，9组强度较高，其他两个条件均不相同；粉煤灰掺量为50%的第4组，6组，8组强度较低，其他两个条件也均不相同；因此，粉煤灰的掺量过多会在很大程度上降低再生混凝土的抗压强度。

硅藻土再生混凝土的强度随着再生粗骨料掺量的增加而下降，分析其原因，可能是因为再生粗骨料掺量越多，旧砂浆也就越多，从而导致粗骨料与新砂浆之间的粘结力下降，混凝土强度随之下降，综合经济效益考虑再生粗骨料取代率取50%为宜。

观察比较第2组，9组，7组，这三组是10组中强度较高的几组，它们的粉煤灰取代率相同，再生粗骨料取代率分别为30%，70%，50%，硅藻土取代率为3%，5%，7%，当硅藻土取代率为3%时对强度提高的效果最好。

粉煤灰的取代率不宜超过50%，粉煤灰对混凝土的早期强度影响显著，第4组，6组，8组抗压强度显著低于其他组，此时粉煤灰取代率对强度影响占主导因素，因此粉煤灰取代率30%左右为宜。

4 结语

1)综合以上分析，三个因素的最佳取代率分别为X=50%，Y=3%，Z=10%,以此配合比所得到的抗压强度完全可以达到25 MPa的要求。

2)试验表明，硅藻土能增大再生混凝土的抗压强度，但取代率以3%为宜，它能有效填补再生粗骨料表面的微小缝隙，提高抗压强度，而且相比于用化学溶液对再生粗骨料进行预处理，加入硅藻土显然更加符合环保的要求，值得推广，本试验只采用了3%，5%以及7%这三个取代率，其他取代率或许能有更好的效果，有待进一步的研究。

3)粉煤灰的取代率过大会严重影响混凝土的早期强度，不宜超过50%，这点与其他研究成果相符。

4)本试验对影响再生混凝土抗压强度因素的探究还是远远不够的，在倡导利用绿色再生资源的今天，亟待更加合理、系统地探究来得出更加科学的结论使再生混凝土得到更加广泛的应用。

[1] GB/T 50080—2002,普通混凝土拌合物性能试验方法标准[S].

[2] GB/T 50081—2002,普通混凝土力学性能试验方法标准[S].

[3] 肖建庄.再生混凝土[M].北京:中国建筑工业出版社,2008.

[4] JGJ 52—2006，普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准[S].

[5] 蔡正咏,王足献.正交设计在混凝土中的应用[M].北京:中国建筑工业出版社,1985.

[6] 张亚梅,秦鸿根,孙 伟,等.再生混凝土配合比设计初探索[J].混凝土与水泥制品,2002(1):7-9.

[7] 杜 婷.建筑垃圾再生混凝土的基本性能及再生骨料强化试验研究[D].武汉:华中科技大学土木工程学院,2001.

[8] Mukai T,Kikuchi M.Study on the properties of concrete containing recycled concrete aggregate[J].Cement Association of Japan，1992,2(4):15-20.

[9] Topcu I.B.,N.F.Gunean..Using waste concrete as aggregate[J]. Cement and Concrete Research,1995,25(7):31-32.

Green recycled concrete compressive strength test

Yu Peng Li Yue Xu Zhongqing Zhang Xingyu Zhou Yunxia

(SchoolofCivilandArchitecturalEngineering,NanchangAeronauticalUniversity,Nanchang330063，China)

By the method of orthogonal test, strength test of recycled concrete admixture adding green-diatomite, the test results show that the diatomite to strengthening effect on strength of recycled concrete, the optimal dosage of diatomite in this test is 3%, the most suitable substitution of recycled coarse aggregate, fly ash rate was 50%,10%, to mix recycled the strength of concrete mixing can reach the design strength requirements of 25 MPa.

recycled concrete, diatomite, fly ash, compressive strength

2015-01-09

喻 鹏(1992- )，男，在读本科生; 李 跃(1993- )，男，在读本科生； 徐中青(1992- )，男，在读本科生； 张星宇(1993- )，男，在读本科生； 周云霞(1993- )，女，在读本科生

1009-6825(2015)09-0102-02

TU528

A