取代率与龄期对再生混凝土抗压强度影响研究

宁翠萍+杨益

摘 要：通过再生混凝土试件抗压试验，研究了再生骨料取代率与养护龄期对再生混凝土抗压强度的影响，试验结果表明：再生混凝土抗压强度随着再生骨料取代率的增加，总体呈现下降趋势，再生骨料最优取代率为50%；再生混凝土抗压强度随着养护龄期的增加，总体呈现增长趋势，但是增长幅度逐渐减小；再生混凝土拌合物的坍落度与再生骨料取代率无明显关系，随着强度等级的提高坍落度降低，取代率为50%时获得最大坍落度，流动性最好。

关键词：再生混凝土； 抗压强度； 再生骨料； 养护龄期； 试验研究

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.11.238

再生混凝土（Recycled Aggregate Concrete），顾名思义就是将废弃的混凝土破碎后按照一定比例与天然砂石骨料、水和水泥混合，重新赋予工程用途的新型环保材料，具有良好的经济效益和环保效益[1-2]。为了达到再生骨料的利用效益最大化，本文通过再生混凝土试件抗压试验，研究0%、20%、30%、50%、70%和100%不同取代率下的再生骨料，7天、28天和56天不同养护龄期因素对再生混凝土抗压强度的影响规律，以及取代率与坍落度的关系，得出再生骨料的最优取代率参数，为工程实践应用提供参考。

1 试验概况

1.1 试验材料

试验过程中采用的水泥是秦岭牌普通硅酸盐水泥P·O32.5级；天然粗骨料选用碎石，最大粒径40mm；细骨料选用渭河河砂，细度模数2.6；拌合水为洁净的自来水；再生骨料采用杨凌职业技术学院分部分项实训中心废弃混凝土试块经人工破碎而成，粒径5～31.5mm。

1.2 试件设计

试验中设计再生骨料取代率为0%、20%、30%、50%、70%和100%，养护龄期为7天、28天和56天，数量上150mm×150mm×150mm立方体试块制作270块，150mm×150mm×300mm棱柱体试块制作90块。利用再生骨料预吸水的配合比设计原理[3]，配制出试验试件，试件的配制强度为C20、C25、C30、C35和C40，以C20为例，再生混凝土各材料用量见表1。

1.3 试验方法

本试验依据国家标准《普通混凝土力学性能试验方法标准》GB/T50081-2016，对各组再生混凝土试件进行抗压强度试验，试验仪器采用无锡新路达仪器设备有限公司生产的TYA-2000型电液式压力试验机。试验前将试件居中放置，试验保持匀速加载5～8KN/s，直至试件破坏。

2 试验结果与分析

2.1 试验现象与破坏形态

试验加载的初期阶段，再生混凝土试块表面完好无损，没有出现裂缝。伴随外加荷载的持续增大，试块开始有裂缝逐渐出现。先是垂直裂缝出现在试块侧表面中部，并沿45度角斜向往上下两端扩展，形狀如正倒相连的“八字形”。荷载继续增加，混凝土试块表面凸出外鼓，表层砂浆剥落，最后试块被压碎，呈现正倒相连的四角锥。再生混凝土试块受压破坏形态见图1所示。

2.2 抗压强度试验结果

C20组试件立方体抗压强度试验结果见表2。

2.3 再生骨料取代率对抗压强度的影响

根据试块受压试验数据，绘制出C20再生混凝土试块再生骨料取代率与抗压强度的关系曲线见图2。结果表明：再生混凝土抗压强度随着再生骨料取代率的增加，总体呈现下降趋势。再生骨料最优取代率为50%，抗压强度最高[4]。

主要是由于再生骨料与新旧砂浆在粘结时受力不均匀，粘结力薄弱，还有再生骨料强度本身就比天然骨料低所致。再生骨料含有的多余水分也导致骨料水灰比增大，孔隙效率增大引起强度降低。再生骨料最优取代率50%时抗压强度最高，甚至超过普通混凝土。原因是再生骨料在初期吸收多余的水分，导致水泥浆体水灰比减小，试块受压强度较高；当再生骨料取代率超过50%时，由于再生粗骨料自身强度小于天然骨料，而再生骨料占据混凝土大部分空间，导致再生混凝土整体强度下降。因此，利用再生骨料预吸水的配合比设计方法，能够做出满足强度要求的再生混凝土试块，这说明利用再生骨料部分或全部取代天然骨料拌合混凝土是可行的方案。

2.4 养护龄期对再生混凝土抗压强度的影响

做出C20再生混凝土养护龄期与抗压强度的关系曲线见图3所示。结果表明：再生混凝土抗压强度随着养护龄期的增加，总体呈现增长趋势，但是增长幅度逐渐减小。特别是再生骨料取代率越高，抗压强度增长的幅度越小。这是由于前28天是再生混凝土强度形成的关键时期[5]，我们常以28d强度作为强度标准值。过了28天以后，强度增长变缓，再生骨料取代率越高的试块，天然骨料越少，强度变化就越小。

2.5 再生混凝土的取代率与坍落度的关系

根据试验结果，做出不同强度等级再生混凝土试块的取代率与坍落度的关系见图4所示。分析可知：再生混凝土拌合物的坍落度与再生骨料取代率的增加无明显关系；这是由于在混凝土搅拌过程中，难以控制再生骨料的吸水饱和状态，使得坍落度具有一定的离散性[6]。随着强度等级的提高坍落度降低；当再生骨料取代率为50%时获得最大坍落度，说明流动性最好，这一结果与再生混凝土的抗压强度在取代率50%时较高相统一。

3 结 论

本文通过对再生混凝土试件进行抗压试验，得到如下结论：

（1）再生混凝土抗压强度随着再生骨料取代率的增加，总体呈现下降趋势。再生骨料最优取代率为50%，抗压强度最高。

（2）再生混凝土抗压强度随着养护龄期的增加，总体呈现增长趋势，但是增长幅度逐渐减小。特别是再生骨料取代率越高，抗压强度增长的幅度越小。

（3）再生混凝土拌合物的坍落度与再生骨料取代率无明显关系，随着强度等级的提高坍落度降低；当再生骨料取代率为50%时获得最大坍落度，流动性最好。

参考文献：

[1]Bairagi NK，Vidyhara HS，Ravadne K.Mix Design Procedurefor Recycled Aggregate Concrete[J].Construction and Building Materials，1990，04（04）：188-193.

[2]Etxeberria M，Vazquez E，Mari A，et al.Influence of Amount ofRecycled Coarse Aggregates and Production Process on Properties of Recycled Aggregate Concrete[J].Cement and Concrete Research，2007，37（05）：735-742.

[3]肖建庄.再生混凝土[M].北京：中国建筑工业出版社，2008.

[4]寇世聪，潘智生.不同强度混凝土制造的再生骨料对高性能混凝土力学性能的影响[J].硅酸盐学报，2012，40（01）：7-11.

[5]陈宗平，余兴国，柯晓军.再生混凝土抗折强度试验研究[J].混凝土，2010（06）：58-60.

[6]朋改非，黄艳竹，张九峰.骨料缺陷对再生混凝土力学性能的影响[J].建筑材料学报，2012，15（01）：80-84.