粗骨料最大粒径对再生混凝土强度影响

乔京生，臧朋，霍文杰

(1唐山学院 土木工程系，河北 唐山 063000；2华北理工大学 建筑工程学院，河北 唐山 063009)



粗骨料最大粒径对再生混凝土强度影响

乔京生1，臧朋2，霍文杰2

(1唐山学院 土木工程系，河北 唐山 063000；2华北理工大学 建筑工程学院，河北 唐山 063009)

粗骨料粒径；再生混凝土；强度

试验选用粗骨料粒径分别为5～16 mm、5～20 mm、5～25 mm、5～31.5 mm和5～40 mm的再生混凝土试块为研究对象，对其进行混凝土抗压试验，测定不同龄期的再生混凝土的抗压强度，并对其结果进行分析。试验结果表明，随着粗骨料粒径的增大，混凝土强度先增大后减小，在粒径为5～20 mm时，其强度最高；粗骨料粒径对再生混凝土的早期强度的变化规律影响不大，并且再生混凝土的早期强度比普通混凝土强度略有下降。

0 引言

随着我国经济的高速发展，城镇化的不断普及，人们对住房的需求不断扩大，许多城市都在进行旧城改建工程。这些拆除的废弃混凝土，对城市环境造成了重大的污染，而随着越来越多的改建工程和城市的扩建，将会使用更多的建筑材料，对建筑材料产生过度的消耗。据统计，我国这几年每年产生的建筑垃圾数量已占到城市垃圾的30%～40%[1]，而对这一存在已久的问题大多采取填埋等简单方式进行粗糙处理。如果能对这些废弃的混凝土进行处理再利用，这不仅能解决废弃混凝土的处理，还能减缓对建筑资源的消耗。

该项研究主要在建筑节能大环境下，对不同连续粒级粗骨料再生混凝土进行精细试验研究并测定其强度，通过对试验结果的详细处理，得出不同连续粒级的粗骨料与再生混凝土的抗压强度之间的关系，以及不同龄期再生混凝土的变化规律。

1 试验

1.1 原材料

本试验所采用的粗骨料为制作的标号为C25的边长为150 mm的混凝土试块常温放置3个月后经过破碎、筛分所得。原标号C25的混凝土试块常温养护28 d后，测得平均强度为31.85。试验采用人工破碎的方法, 经人工破碎为最大粒径40 mm的骨料。并按照《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准JGJ52-2006》的要求,对再生骨料筛选分级。筛分成粒径尺寸分别为5～16 mm、5～20 mm、5～25 mm、5～31.5 mm和5～40 mm的连续粒级的骨料，筛分试验结果如表1所示。细骨料采用迁安天然河砂，水泥采用冀东牌P.O 32.5矿渣硅酸盐水泥，试验用水采用唐山本地自来水。

1.2 再生混凝土配合比确定

由于再生骨料的空隙率较高，其表面粗糙性大，因此为使再生混凝土满足和易性的要求，则单位体积混凝凝土的含水量将会比普通混凝土的含水量要高。参照史巍提出的基于自由水灰比的配合比设计方法，将再生混凝土拌和用水量分成两部分：第一部分为拌合用水量，即普通混凝土配合比设计中的计算用水量W，第二部分为再生骨料的吸附水量ΔW。因此再生混凝土使用的单位体积用水量WR=W+ΔW。

表1 再生粗骨料筛分表

本试验制作的试块设计强度等级C20。试配时粗骨料选用2～25 mm的再生骨料，吸附水量ΔW为17.78 kg/m3，水胶比W/B=0.62，砂率βs=38%，用水量为195 kg/m3，细骨料用量为680.6 kg/m3，粗骨料用量为1 111.05 kg/m3，胶凝材料用量为314.5 kg/m3，其坍落度为41 mm。制作成的边长150 mm的立方体试块，在温度20±2 ℃、湿度为95%以上的标准养护室养护的条件下，其3 d、7 d和28 d的混凝土立方体抗压强度分别为9.60 MPa、15.04 MPa和24.48 MPa，试配的强度符合试验要求。

1.3 再生混凝土试块的制作及试验方法

试验按照上述配合比制作骨料粒径为5～16 mm、5～20 mm、5～25 mm、5～31.5 mm和5～40 mm的150 mm×150 mm×150 mm的再生混凝土立方体试块，每种分别制作9块，共45块。各组混凝土试块均为机械搅拌，标准模具成型，振捣台振捣密实，24 h后拆模，在温度20±2 ℃、湿度为95%以上的标准养护室进行养护。3 d、7 d和28 d后分别用压力试验机对其进行抗压强度试验。

2 试验结果与分析

再生混凝土试块经过3 d、7 d和28 d养护后，分别对其进行抗压强度试验，其强度值如表2所示。

随着再生粗骨料的粒径变化，再生混凝土不同龄期混凝土强度变化如图1所示

表2 各组再生混凝土强度表

图1 粗骨料粒径与再生混凝土强度的关系

由表2和图1可以看出，C20再生混凝土的抗压强度在不同龄期随着粗骨料粒径变化的情况。采用取代率为100%的再生粗骨料配制的混凝土，在配合比相同时，随着再生骨料粒径的增大再生混凝土的强度先变大，后变小。在粗骨料粒径5～16 mm到5～20 mm的过程中，再生混凝土的强度增大，原因是粗骨料粒径较小时，骨料表面会覆盖很多粉尘，影响了骨料与水泥砂浆的粘结强度；当骨料粒径增大时，粗骨料开始作为支架发挥其抗压作用，而且骨料表面粘附的水泥砂浆相对量增多，增大了它们共同作用时的强度；粗骨料粒径在5～20 mm、5～25 mm、5～31.5 mm和5～40 mm 4种粒径变化时，再生混凝土的强度不断降低，其主要原因是，粗骨料粒径增大时，骨料主要由粘附大量水泥砂浆的石子组成，其内部存在缺陷的几率逐渐增大，使得再生骨料本身的强度逐渐降低，进而使混凝土的强度降低。而不同学者对普通混凝土的研究表明，随着骨料粒径的增大，混凝土的强度都有明显增大，可见粗骨料最大粒径对普通混凝土的影响与对再生混凝土的影响是不相同的。

从表2和图1中可以看出，混凝土在3 d、7 d和28 d的强度变化规律基本相同，均为先增大后减小，均在骨料粒径为5～20 mm时强度最大。其中在3 d和28 d时，粒径为5～16 mm的强度最小；在7 d时，粒径为5～40 mm的强度最小。

通过计算可知，标准养护条件下再生混个凝土的3 d强度约为28 d强度的40%，其7 d强度约为28 d强度的63%，其中在粒径为5～20 mm时其早期强度最大，3 d和7 d强度约为28 d强度的45%和67%。综上所述可知，粗骨料取代率为100%的C20再生混凝土的早期强度较小，均小于同水平下同水平普通混凝土的早期强度。

3 结论

(1)再生粗骨料的取代率为100%时，分别对比最大粒径分别为16 mm、20 mm、25 mm、31.5 mm和40 mm的连续粒级混凝土强度可知，随着粗骨料粒径增大，混凝土强度先增大后减小，在粒径为5～20 mm时，其强度最高。

(2)当粗骨料粒径不同时，混凝土的3 d、7 d和28 d强度的变化规律基本一致。

(3)粗骨料取代率为100%再生混凝土的3 d强度约为28 d强度的40%，7 d强度约为28 d强度的63%，其早期强度比相同水平下普通混凝土的早期强度要小。

[1]周宏敏，柴俊，柴华，等.再生骨料混凝土技术及其研究现状[J].混凝土.2008，(12)：75-76.

[2]肖建庄.再生混凝土[M].北京：中国建筑工业出版社，2008.

[3]史巍，侯景鹏.再生混凝土技术及其配合比设计方法[J].建筑技术开发，2001，28(8)：18-20.

[4]王宝媛，刘秀杰，纪海军，等.粗骨料最大粒径对混凝土性能影响的试验研究[J].长春工程学院学报，2012，13(4):13-14.

Influence of Maximum Particle Size of Coarse Aggregate on Strength of Recycled Concrete

QIAO Jing-sheng1,ZANG Peng2,HUO Wen-jie2

(1.Department of Civil Engineering, Tangshan University, Tangshan Hebei 063000,China;2.College of Civil and Architectural Engineering,North China University of Science and Technology,Tangshan Hebei 063009,China)

particle size of coarse aggregate; recycled concrete; strength

Recycled concrete blocks with particle size of coarse aggregate sizes are 5-16 mm, 5-20 mm, 5-25 mm, 5-31.5 mm and 5-40 mm respectively were used to do compression tests. The compression strength of recycled concrete in different ages was determined, and the results were analyzed. The results show that the strength of concrete varies from strong to weak with the increase of particle sizes of coarse aggregate, when the size is 5-20 mm, strength is highest. The particle size of coarse aggregate size has little effect on the changing rule of recycled concrete strength at early stage, and the strength of recycled concrete at early stage is slightly lower than that of the normal concrete strength.

2095-2716(2016)01-0107-03

2015-09-21

2015-11-24

TU528.59

A