再生粗骨料替代率对各龄期再生混凝土强度影响的试验研究

郑居焕　庄金平

(1.福建工程学院土木工程学院　2.福建省土木工程新技术与信息化重点实验室　福建福州　350118)



再生粗骨料替代率对各龄期再生混凝土强度影响的试验研究

郑居焕1,2庄金平1,2

(1.福建工程学院土木工程学院2.福建省土木工程新技术与信息化重点实验室福建福州350118)

针对再生粗骨料替代率对再生混凝土强度发展趋势的影响进行了试验研究，再生粗骨料替代率分别为30%、 60%、100%，再生骨料混凝土的龄期分别为7d、14d、28d、60d和90d。试验结果表明：再生骨料混凝土的强度随着替代率的增大而略有降低，替代率达到100%时，各龄期混凝土强度降低约9%～11%；随着龄期的发展，再生骨料混凝土强度的发展趋势与普通混凝土类似，前14d发展迅速，后期发展较为缓慢。

再生粗骨料；骨料替代率；混凝土强度；龄期

0　引言

目前，城市改造产生的建筑垃圾已经占到我国城市垃圾的30%～40%，其中废弃混凝土又是建筑垃圾的主要组成部分。再生骨料混凝土的利用可以变废为宝，缓解目前天然骨料短缺和资源大量消耗的态势，而且可以避免因处理废弃混凝土而征用大量土地，以及清运、堆放过程中引起的环境污染和社会问题。

然而，采用再生骨料替代天然骨料后，由于其再生骨料的强度、空隙率、吸水率与天然石子不同，导致各龄期混凝土强度的发展规律与普通混凝土不一致。目前一些研究者对再生混凝土的配合比、立方体强度指标、棱柱体强度指标等进行了研究[1～4]，但为再生骨料混凝土早龄期的力学性能指标的研究尚较为少见。为此，本文针对再生骨料替代率，分别测试再生粗骨料混凝土在7d、14d、28d、60d和90d龄期下的立方体抗压强度，探讨再生骨料替代率对混凝土强度发展规律的影响。

1　再生混凝土配合比设计和再生混凝土骨料

1.1再生混凝土配合比设计

以再生粗骨料替代率作为变量，研究再生骨料替代率对各龄期再生混凝土强度和工作性能的影响。再生粗骨料替代率分别为：0%、 30%、 60%、100%，龄期分别为7d、 14d、 28d、 60d、 90d。各组实验参数如表1 所示。

表1　再生粗骨料混凝土配合比

备注：

①C-水泥，F-粉煤灰，PGT-偏高岭土，W-水泥，S-砂，NA-普通骨料，RA-再生骨料；W/B-水胶比，FA/B-粉煤灰/胶凝材料，PGT/B-偏高岭土/胶凝材料，RA/A-再生骨料/骨料；A-骨料，B-胶凝材料包括水泥、偏高岭土、粉煤灰；

②高效减水剂掺量：约31.5%胶凝材料；砂率按35%取；

③每个配合比试块做标准试块5组；

④养护采用标准养护，养护龄期采用7d、14d、28d、60d和90d。

1.2再生混凝土混凝土骨料

再生骨料混凝土破碎后，进行过筛，确保骨料的粒径控制在5mm～20mm左右，如图1所示。同时，对天然和再生骨料压碎指标进行了测定，测定结果如表2。从表2可以看出：根据测定结果得出再生粗骨料压碎指标值偏大，分析其原因可能是再生粗骨料部分原材料(废弃混凝土)强度偏低有关。

图1　破碎再生混凝土骨料表2　天然和再生粗骨料压碎指标表

骨料类别骨料状态GG1压碎指标ζ(%)算 术平均值天然骨料饱和面干气干3125277011.43262290211.0308128059.0304727479.811.29.4再生骨料饱和面干气干2251180219.92308183920.32431186023.52327184420.820.122.2

2　再生粗骨料替代率对立方体抗压强度的影响

按照再生粗骨料不同替代率，对不同龄期的再生混凝土立方体试块进行抗压试验，试验结果如表3所示。表3为水泥、砂、粉煤灰、偏高岭土、粗骨料用量相同，水胶比相近(随粗骨料替代率增大略有提高)，但再生骨料替代率不同的混凝土在龄期分别为7d、14d、28d、60d和90d立方体抗压强度值，图2为不同龄期(7d、14d、28d、60d、90d)再生粗骨料混凝土立方体抗压强度-替代率曲线，由表3和图2可以看出，与普通混凝土立方体抗压强度相比，再生粗骨料混凝土的立方体抗压强度有一定程度的降低且随着替代率的增大而降低，替代率为30%、60%和100%时，28d立方体抗压强度与普通混凝土相比平均降低9.66%、7.43 %和11.33%左右，60d平均降低8.74%、5.79%和10.12%左右，90d平均降低7.87%、5.58%和9.69%左右。立方体抗压强度随替代率增加而降低的原因可能有：

①再生粗骨料表观密度小、孔隙率较高及压碎指标偏大；

②为满足混凝土工作性能，随粗骨料替代率增大水胶比略有提高；

③再生粗骨料与老水泥石之间及再生粗骨料与新水泥石之间粘结界面强度较低，随粗骨料替代率的增加粗骨料与水泥石薄弱界面增多。

由表3中和图2中还可看出：

(1)养护龄期28d以前，立方体抗压强度随粗骨料替代率的增大有一定波动；

(2)养护龄期28d以后，立方体抗压强度随粗骨料替代率的增大逐渐降低且近似呈线性关系；

(3)当龄期为60d和90d时，立方体抗压强随替代率的增大逐渐降低已呈较明显的线性关系。

表3　再生粗骨料替代率对立方体抗压强度的影响

图2立方体抗压强度随粗骨料替代率变化曲线

3　养护龄期对立方体抗压强度的影响

本文试验养护龄期采用7d、14d、28d、60d和90d，图3为不同粗骨料替代率(0、30%、60%、90%)混凝土立方体抗压强度随养护龄期变化的曲线图。由图3可知：尽管粗骨料替代率发生变化，再生粗骨料混凝土却与普通混凝土相同，立方体抗压强度随着养护龄期的增加而逐渐增长，早期(7d～14d)增长速度较快，中期(14d～28d)增长速度逐渐变慢，28d～60d增长速度较小，60d～90d增长速度也不大但比28d至60d略有增加。再生粗骨料混凝土各龄期立方体抗压强度均比普通混凝土有所降低，替代率对60d及以上龄期的混凝土立方体抗压强度影响减小；粗骨料替代率为60%时，龄期28d、60d和90d立方体抗压强度的降幅为7.43%、5.79%和5.58%。

图3　立方体抗压强度随龄期变化曲线

4　结论

本文对废弃物再生粗骨料配制混凝土进行了试验研究，分析了再生粗骨料混凝土粗骨料替代率对各龄期立方体抗压强度的影响，结论如下：

(1)与普通混凝土相比，再生粗骨料混凝土的立方体抗压强度有一定程度的降低，且随替代率的增大逐渐降低，呈较明显的线性关系。

(2)尽管粗骨料替代率发生变化，再生粗骨料混凝土却与普通混凝土相同，立方体抗压强度随着养护龄期的增加而逐渐增长，但随着养护龄期的增加增长速度逐渐减小；再生粗骨料混凝土立方体抗压强度早期均比普通混凝土有所降低，但随着养护龄期的增加，替代率对60d以上龄期的混凝土立方体抗压强度影响比较小。

[1]林志伟.基于综合利用建筑垃圾再生骨料混凝土的研究[D].昆明:昆明理工大学,2007.

[2]杜朝华.建筑垃圾再生骨料混凝土及构件受力性能研究[D].郑州:郑州大学,2012.

[3]陈宗平,徐金俊, 郑华海,等.再生混凝土基本力学性能试验及应力应变本构关系[J]. 建筑材料学报,2013,16(1):24-32.

[4]陈宗平,薛建阳,余兴国,等.再生混凝土轴心抗压强度试验研究[J].混凝土,2011,9:4-7.

Experiment Research on Recycled coarse aggregate replacement rate effects on recycled concrete strength

ZHENG Juhuang1,2ZHUANG Jinping1,2

(1. Civil Engineering of Fujian University of Technology, Fuzhou 350118；2. Fujian Provincial Key Laboratory of Advanced Technology and Informatization in Civil Engineering, Fuzhou 350108)

The recycled coarse aggregate replacement rate effect on concrete strength development were studied in the paper. The replacement rate of recycled coarse aggregate are 30%, 60% and 30% respectively and the recycled aggregate concrete age are 7 days, 14days, 60days, 28days and 90days. The experimental results show that the strength of the recycled aggregate concrete is slightly decreased with the the replacement rate increase. When replacement rate reaches 100%, the decrease of strength of concrete were about 9% ～ 11%. Before 14 days , the strength development of recycled aggregate concrete is rapid with the development of the ages ,while development is relatively slow after 14 days.

Recycled coarse aggregate; Recycled coarse aggregate replacement rate; Concrete strength,;Age

福建工程学院本科试验教学教改项目(SJ2013015)；福建省教育科学“十二五”规划 2013年度课题(FJJKCG13-070)

郑居焕(1973.11-)，男，副教授。

E-mail:314110465@qq.com

2016-04-27

TU502

A

1004-6135(2016)08-0118-03