一种粗骨料级配再生混凝土抗压强度性能试验研究

熊祖菁 黄 瑶

(1.湖北三峡职业技术学院，湖北 宜昌 443000； 2.桂林理工大学博文管理学院，广西 桂林 541006)



一种粗骨料级配再生混凝土抗压强度性能试验研究

熊祖菁1黄 瑶2

(1.湖北三峡职业技术学院，湖北 宜昌 443000； 2.桂林理工大学博文管理学院，广西 桂林 541006)

采用同级配五种再生混凝土试验组及一种天然骨料混凝土对照组，进行了立方体抗压强度测定试验，并分析了再生粗骨料细部构造对再生混凝土强度的影响，为类似问题的研究积累了经验。

再生混凝土，粗骨料，抗压强度，龄期

0 引言

通过近年来国内外的研究现状可以看出，对再生混凝土的研究已经取得了一定的进展，尤其是对于不同取代率再生骨料取代粗骨料制成的再生混凝土的研究已经达到了相对成熟的阶段，但是对于骨料级配的细部研究却较少。相关文献已得出相关结论：再生混凝土的抗压强度等力学性能较普通混凝土差的一个重要原因是其重要组成材料再生粗骨料的强度及其骨料搭配不同所产生的影响。因此，根据相关规范，本文设计了六组细部构造不同的再生混凝土试验试件进行立方体抗压强度性能测试，以期探究再生粗骨料细部构造对再生混凝土强度的影响。

1 试验思路

粗骨料级配好坏对节约水泥和保持混凝土是否具有良好的和易性有很大关系。在连续级配下，采用实验室中标准方孔筛孔边长分别为4.75 mm，9.5 mm，16 mm，19 mm，26.5 mm，31.5 mm等共6个筛孔级别，通过筛分试验可以确定粗骨料的颗粒级配，根据规范1中规定粗骨料颗粒级配的标准得到如图1所示的本试验粗骨料颗粒级配曲线。

图1中虚线部分之间区域为适宜级配区，实线为在此适宜级配范围内本文所采用的粗骨料颗粒级配曲线。根据图1中级配曲线可算出各粒径范围粗骨料所占质量百分比(见表1)。

表1 各粒径范围粗骨料所占质量百分比

2 试验设计

2.1 试验原材料

本试验所有普通混凝土与再生混凝土试块的设计强度为C30。试验试块尺寸：立方体150 mm×150 mm×150 mm；水泥：42.5普通硅酸盐水泥；水：普通生活用水；天然骨料：天然细骨料为中砂，天然粗骨料为普通碎石，其粒径约为5 mm～31.5 mm；再生骨料：某检测单位结构实验室内废弃的试验梁，废弃混凝土试验梁原始设计强度等级为C30，龄期1年～2年；通过人工破碎加工，去除其试验梁残留的杂物，经过清洗、晒干、分级之后，选取再生骨料粒径范围为5 mm～31.5 mm作为试验的再生粗骨料。

2.2 试验配合比设计

按照GB 50152—92混凝土结构试验方法标准的有关规定，混凝土配合比设计参数如表2所示。

表2 混凝土配合比

2.3 试验方法及结果

立方体抗压强度试验测试仪器采用型号为WWS系列微机控制电液伺服万能材料试验机。再生混凝土构件在标准养护条件进行，按照GB/T 50081—2002普通混凝土力学性能试验方法进行测试，对龄期为7 d，14 d，28 d的试件进行抗压强度测试。立方体抗压强度试验结果如表3所示。

表3 不同组混凝土立方体试件抗压强度测定值 MPa

2.4 试验结果分析

试验所得到的再生骨料不同龄期再生混凝土抗压试验结果，其中各个试验值均为一组3个试块的平均值。再生混凝土的破坏形态表明，再生混凝土破坏时其表面产生较大的竖向裂缝，并且再生粗骨料与水泥砂浆剥离，大块的水泥砂浆脱落。原因是再生骨料的强度及弹性模量比天然骨料的低，此外，由于加工的工艺使得再生骨料表面残留大量的老水泥砂浆，使得再生混凝土水泥砂浆失水后形成大量的孔隙。随着荷载的进一步加大，再生骨料混凝土内大量的孔隙使得构件形成应力集中，相应混凝土构件的应力在快速地加大，使得构件的形变过大，其抗压强度降低。普通骨料混凝土与再生骨料混凝土在受压破坏过程中有较大不同，普通骨料混凝土在外荷载约为80 kN时，受压构件发出拉裂的声响，随着荷载增加，侧面下部出现明显的裂缝，荷载继续加大，其裂缝发展变宽，裂缝沿着侧面底部向上发展，伴有少量的水泥砂浆脱落。再生骨料混凝土在外荷载约为50 kN时，会发出拉裂的声响，主要是再生骨料表面包裹的旧水泥砂浆粘结力低，受力时易被剥离。由试验的数据分析可知，再生骨料混凝土的抗压强度低于普通骨料混凝土。试验破坏形态表明，再生混凝土破坏时在试块的侧面形成数量较多、宽度较大的斜裂缝，其原因主要是再生粗集料表面残留较多的旧水泥砂浆，一方面降低再生骨料的强度及弹性模量，另一方面再生骨料的旧水泥砂浆搅拌时吸收大量的水分膨胀，随着水化及蒸发，水泥砂浆失水形成大量的孔隙而使得再生混凝土受压时产生应力集中，从而降低再生混凝土的强度，使得再生混凝土易开裂，水泥砂浆易脱落。

从图2中可以基本看出，随着龄期的不断增加，各试验组混凝土试件的立方体抗压强度值不断增加，而7 d立方体试件抗压强度值基本达到其28 d强度值的70%～76%，14 d达到其28 d强度的85%左右，从这一点便已反映出混凝土的早强性。而在7 d龄期和14 d龄期下，从图2中曲线所代表数值以及折线的斜率便可简单看出：五种再生粗骨料的强度发展速度明显高于对照组普通混凝土。因为在7 d龄期下，五种再生骨料混凝土的立方体抗压强度已经达到其28 d强度的76%，而7 d龄期下的天然骨料混凝土的立方体抗压强度相比较之下才达到其28 d强度的70%，强度发展速度远不及再生混凝土，说明了再生骨料对混凝土强度发展速率的影响是增加了其强度发展速率。

通常混凝土强度发展到28 d已达到一个相对稳定的状态，因此本文重点对其28 d之前各试验组再生骨料替代各粒径骨料对混凝土强度发展的影响。由图2还可看出，五种再生骨料混凝土立方体试件的抗压强度在各龄期内几乎均小于天然骨料混凝土。这主要是由于再生骨料表面存在有大量旧水泥砂浆，不完全是天然岩石，尽管再生骨料与新水泥砂浆的粘结性能远强于天然粗骨料，但其骨料强度决定了其基本强度的基本发展方向，即再生骨料强度上的减弱直接削弱了其混凝土试件的整体强度。而在每一个龄期(尤其是28 d龄期)时，忽略作为对照组的天然骨料混凝土N-1，其余相同再生骨料取代五种不同粒径的再生混凝土立方体试件抗压强度值可基本呈现出如下规律：N-1,N-2,N-3,N-4,N-5的立方体试件抗压强度值在不断增加，由前面对其分类可知，随着再生骨料取代天然骨料的粒径等级越大，其制成的再生混凝土强度越大。究其原因，联想起骨料粒径大小对其混凝土强度的影响因素便可发现，随着粗骨料粒径不断增加，其相同质量下骨料的比表面积不断增大，对于粘有旧水泥砂浆的再生粗骨料来说其表面粘结的旧水泥砂浆量就越多，最终导致其混凝土试件强度的下降。

3 结语

1)再生混凝土的基本力学性能测定结果表明，普通混凝土的抗压强度明显高于再生骨料混凝土，由此可知，再生骨料对再生混凝土的基本力学性能有较大的影响。

2)受到再生骨料表面的老水泥砂浆的影响，其再生骨料抗压强度降低。原因是再生骨料较天然骨料含有大量的旧水泥砂浆，使得再生混凝土构件内水泥砂浆总含量增加，进而在一定程度上降低了再生混凝土的抗压强度。

3)再生骨料对混凝土强度发展速率的影响是增加了其强度发展速率。再生骨料混凝土立方体试件的抗压强度在各龄期内几乎均小于天然骨料混凝土。这主要是由于再生骨料表面存在有大量旧水泥砂浆，不完全是天然岩石，尽管再生骨料与新水泥砂浆的粘结性能远强于天然粗骨料，但其骨料强度决定了其强度的基本发展方向，即再生骨料强度上的减弱直接削弱了其混凝土试件的整体强度。

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On test of compressive strength of coarse aggregate graded recycled concrete

Xiong Zujing1Huang Yao2

(1.Sanxia Polytechnic College, Hubei, Yichang 443000, China;2.BowenManagementSchool,GuilinUniversityofTechnology,Guilin541006,China)

The paper adopts the test group of five recycled concretes with the same grade and the matched group of the natural aggregate concrete, undertakes the cube compressive strength and analyzes the fine structure of the recycled aggregate has the influence on the recycled concrete strength, so as to accumulate some experience for similar problems.

recycled concrete, coarse aggregate, compressive strength, age period

1009-6825(2016)30-0118-02

2016-08-17

熊祖菁(1985- )，女，硕士，助教； 黄 瑶(1988- )，女，硕士，助教

TU528

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