再生粗骨料对其再生混凝土基本力学性能影响因素分析

李泉龙, 熊祖菁

（1.三峡大学科技学院，湖北 宜昌 443000；2.湖北三峡职业技术学院，湖北 宜昌 443000）

再生粗骨料对其再生混凝土基本力学性能影响因素分析

李泉龙1, 熊祖菁2

（1.三峡大学科技学院，湖北 宜昌 443000；2.湖北三峡职业技术学院，湖北 宜昌 443000）

资料表明，不同粒径大小的再生粗骨料旧砂浆含量不同，骨料强度不同，对混凝土的强度影响也不同。在使用再生粗骨料的情况下，取代天然骨料成为研究重点。设计了再生粗骨料的吸水率指标试验、压碎指标值测定试验以及相应再生混凝土试件力学性能测定试验并进行了系统分析，得出结论：随着再生粗骨料取代天然粗骨料粒径地不断减小，再生粗骨料的吸水率不断增加，压碎指标值不断降低，且其制成的混凝土的力学性能降低。

再生粗骨料；吸水率；压碎指标值；弹性模量

1 问题的提出

再生粗骨料主要由独立成块的旧水泥硬化砂浆和表面附着旧水泥砂浆的天然粗骨料组成[1]，因而其表面粗糙，棱角较多，导致再生粗骨料和天然粗骨料存在很大的差异[2]。本文所研究的创新点在于粗骨料粒径的选配，从骨料的内部构造寻找原因，进而研究其相应混凝土的力学性能[3]。

2 试验思路

由于本文主旨是研究各粒径粗骨料与吸水率的关系以及具有该吸水率大小的骨料对其相应混凝土强度的影响，并且在适宜粒径级配范围下，该颗粒级配中各粒径范围的粗骨料质量均相等，均为20%（见表1）。针对该情况，特此设计了拥有20%再生粗骨料取代率的5种再生混凝土试件以及1组取代率为0%的普通天然粗骨料混凝土对比试件[4]。

表1 20%再生粗骨料取代率下各区别试验组表

3 试验设计

3.1 骨料的吸水率测试试验及其影响因素分析

本实验宗旨在于探究骨料的粒径大小与吸水率之间的关系，并且由于再生骨料的吸水率多由其表面硬化砂浆的含量决定的，所以对吸水率的测量可以反映出再生混凝土中硬化砂浆的含量，也可以间接反映出该粗骨料的强度及其原生混凝土的强弱。过程吸水率变化见表2。吸水率差值随骨料颗粒大小的变化关系见图1。

表2 天然、再生粗骨料的过程吸水率变化表

图1 吸水率差值（近似旧砂浆含量）随骨料颗粒大小的变化关系图

工程上常使用再生粗骨料与天然粗骨料的吸水率差值近似看作再生粗骨料表面旧水泥砂浆所粘有的硬化旧水泥砂浆。从图1吸水率差值随骨料颗粒大小的变化关系可以看出，随着颗粒粒径减小，旧水泥砂浆含量呈现增长趋势，且增长趋势近似正比例关系。呈现此关系的原因一方面是由于随着粒径地减小，相同质量的骨料总表面积增大，粘附的旧砂浆含量也随之增加；另一方面，在骨料破碎过程中，粒径大小越小，越容易出现纯水泥砂浆块，直接增大旧水泥砂浆的含量。

3.2 骨料的压碎指标值测试试验及其影响因素分析

骨料的吸水率可以反映出骨料含有旧砂浆的量的大小。骨料的压碎指标试验则是直观反映骨料的强度大小，骨料压碎指标值越大表示其骨料强度越小。从吸水率数值以及骨料压碎指标值的相互参照对比，可以直观反映骨料吸水率与骨料强度的关系。在配置混凝土之前，通过其关系的对比，容易得出旧砂浆含量对骨料强度的影响，在配置混凝土之后，通过骨料强度影响混凝土的因素，可以衔接得出再生粗骨料旧砂浆含量对再生混凝土强度的影响。压碎指标值可作为参考值设计再生混凝土配合比。

压碎指标值取3次试验结果的算术平均值作为最终试验值（精确到0.1%）。得到的天然粗骨料与2种不同来源的再生粗骨料压碎指标值见表3 ～ 6。

表3 粒径范围为9.50~16.00 mm的天然粗骨料压碎指标试验值表

表4 粒径范围为16.00~19.00 mm的天然粗骨料压碎指标试验值表

表5 粒径范围为9.50 ~16.00 mm的再生粗骨料压碎指标试验值表

表6 粒径范围为16.00 ~19.00 mm的再生粗骨料压碎指标试验值表

再生骨料的压碎指标测试试验表明，在其他变量均相同的情况下，再生粗骨料的压碎指标值都远大于天然粗骨料这主要是由再生粗骨料自身是天然粗骨料与水泥砂浆的粘结体的本质条件决定的。

粒径越小，骨料的压碎指标值越大，表明骨料的强度也随之越弱。而从数值上看，再生粗骨料这一规律表现得更加明显，即再生骨料较小粒径压碎指标值增加的幅度远大于天然骨料较小粒径压碎指标值增加的幅度，说明再生骨料较小粒径骨料的强度降低的程度较大，这主要是由于再生骨料自身结构的原因，粒径越小，骨料的旧砂浆含量越多，而天然骨料不存在旧砂浆的问题，因此粒径越小其强度减弱的程度在合理范围之内。

3.3 混凝土试件心抗压强度与立方体抗压强度分析

按照GB50152 — 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见表7[5]。

表7 混凝土配合比表

由于立方体试件受压时上下受到的摩擦力比棱柱体试件的要大，所以立方体强度要高于棱柱体抗压强度[6]。各混凝土试件28 d龄期轴心抗压强度与立方体抗压强度测定值之比见表8。

表8 各混凝土试件28 d龄期轴心抗压强度与立方体抗压强度测定值之比表

混凝土试件的轴心抗压强度与立方体抗压强度的比值可以反映出混凝土试件的抗压情况，以及棱柱体试件与立方体试件的换算关系。表8反映出随着再生粗骨料取代粗骨料粒径的减小，混凝土试件的轴心抗压强度与立方体抗压强度比值越大，表明混凝土试件的轴心抗压强度越接近其立方体抗压强度，由此可见，再生骨料表面旧水泥砂浆含量的多少对混凝土的立方体抗压强度影响大于对其棱柱体抗压强度的影响。从骨料的压碎指标试验结果可以看出，取代骨料的粒径大小越小，骨料强度越低，与混凝土试件的结构性能相比，更容易造成混凝土的材料破坏[7]。

3.4 静力受压弹性模量测定试验

弹性模量试验结果见表9。

表9 不同组混凝土棱柱体试件静力受压弹性模量测定值表 104MPa

表9的试验结果表明，再生骨料混凝土的弹性模量比普通混凝土降低了10%。再生混凝土的基本力学性能测量结果表明，普通混凝土的抗压强度及弹性模量明显高于再生骨料混凝土，再生骨料表面残留大量的水泥砂浆及水泥石，其再生骨料的强度及弹性模量降低，采用再生骨料搅拌的混凝土，受到再生骨料的影响，其再生混凝土的弹性模量低于普通混凝土；从微观方面分析，由于加工工艺的原因，再生骨料表面残留大量水泥砂浆及水泥石，形成大量的孔隙，再生混凝土受压时其内部孔隙产生应力集中，承载力降低，相应的其弹性模量降低。不同组混凝土棱柱体试件静力受压弹性模量测定值趋势见图2。

图2 不同组混凝土棱柱体试件静力受压弹性模量测定值趋势线图

从图2可以看出，在28 d龄期下，随着再生粗骨料取代天然骨料粒径地不断减小，其再生混凝土的弹性模量数值不断减小，这一规律与抗压强度的规律相一致：随着再生粗骨料取代天然骨料粒径地不断减小，再生粗骨料表面所含旧砂浆含量越多，且骨料的强度越小，进而降低到其制成的再生混凝土的弹性模量值。

4 结 语

（1）随着再生粗骨料取代天然粗骨料的颗粒粒径不断减小，再生粗骨料表面所粘附的旧水泥砂浆含量呈现增长趋势，且增长趋势近似正比例关系。呈现此关系的原因一方面是由于随着粒径地减小，相同质量的骨料总表面积增大，粘附的旧砂浆含量也随之增加；另一方面，在骨料破碎过程中，粒径大小越小，越容易出现纯水泥砂浆块，直接增大旧水泥砂浆的含量。

（2）随着再生粗骨料取代天然粗骨料的粒径不断减小，骨料的压碎指标值不断增大，表面骨料的强度越低。这主要是由于随着颗粒粒径不断减小，再生骨料表面旧砂浆含量不断增加，降低骨料的整体强度。

（3）随着再生粗骨料取代粗骨料粒径的减小，混凝土试件的轴心抗压强度越接近其立方体抗压强度。表明再生骨料表面旧水泥砂浆含量的多少对混凝土的立方体抗压强度影响大于对其棱柱体抗压强度的影响。

（4）随着再生粗骨料取代天然骨料粒径地不断减小，其制成的再生混凝土的弹性模量值越低。

[1] 孙跃东，周德源.我国再生混凝土的研究现状和需要解决的问题[J].混凝土，2006(4)：25 - 26.

[2] 李佳彬，肖建庄，孙振平.再生粗骨料特性及其对再生混凝土性能的影响[J].建筑材料学报，2004(4)：390 - 395.

[3] 丁敏旭，王军龙，王建芳.再生混凝土骨料的研究现状和应用前景展望[J].硅谷，2009(12)：102 - 103.

[4] 许岳周.再生骨料混凝土级配对强度的影响研究与数值模拟[J].厦门大学学报，2007(3)：87.

[5] 李鹏飞.再生混凝土多孔砖用骨料及配合比试验研究[J].长沙理工大学学报，2011(1)：91.

[6] 付佳丽.废旧水泥混凝土路面再生利用技术的试验研究[J].合肥工业大学学报，2007(11)：82.

[7] 赵亮，徐美娟.再生混凝土梁抗弯性能试验研究[J].经营管理者，2011(24)：362.

（责任编辑 姚小槐）

Analysis on Influencing Factors of Recycled Coarse Aggregate on Basic Mechanical Properties of Recycled Concrete

LI Quan - long1，XIONG Zu - jing2
(1. College of Science and Technology of China Three Gorges University，Yichang 443000，Hubei，China；2. Hubei Three Gorges Polytechnic，Yichang 443000，Hubei，China)

Data show thatthe content of mortar，the strength of aggregate and the impact on concrete strengthare differentfor recycled coarse aggregate of different particle sizes. The use of recycled coarse aggregate to replace natural aggregate is the research focus. The study designed water absorption experiment，crushing index value determination test，and corresponding experiment on mechanical properties of recycled concrete samples. From systematic analysis，it is concluded that as the particle sizes of recycled coarse aggregate decrease，the water absorption increases， crushing index value drops，and mechanical properties of produced concretedegrade.

recycled coarse aggregate；water absorption；crushing index value；modulus of elasticity

TU528.041

A

1008 - 701X(2017)05 - 0042 - 04

10.13641/j.cnki.33 - 1162/tv.2017.05.012

2017-03-22

广西自然科学基金（2012GXNSFBA053151）。

李泉龙(1989 - )，男，助教，硕士，主要从事建筑材料性能的分析研究。E - mail：642972291@qq.com