水饱和再生混凝土力学性能研究

王曦 孙超 师满学 冯凯凯 雷敏

摘 要：通过对不同再生骨料掺量的水饱和再生混凝土進行力学性能试验，分析水饱和再生混凝土的强度特性、变形特性等力学性能的变化规律。试验结果表明：水饱和再生混凝土的弹性模量、抗压强度及峰值应变均随着再生骨料添加量的增高而线性降低。

关键词：再生混凝土;水饱和;力学性能

再生混凝土是指将废弃的混凝土经过加工、破碎、分级后，按照一定的比例混合形成再生骨料，部分或完全替代天然骨料配置而形成的新混凝土。利用废弃建筑垃圾充当混凝土骨料，生产新的混凝土，既节省了处理建筑垃圾的费用，又保护了环境和节约了资源，具有重大意义。目前，关于再生混凝土试验研究多集中在正常环境下的力学性能研究，很少学者对水下环境的再生混凝土的力学性能进行分析。因此，本文进行了不同再生骨料添加比例的情况下，水饱和混凝土各种物理力学性能的试验，分析了不同再生骨料添加量下水饱和再生混凝土的力学性能变化规律，为水下再生混凝土的推广应用提供了一定依据。

1试件准备

1.1试验材料

本次试验采用150mm*150mm*150mm的标准立方体试件，试验水泥采购的为32.5R普通硅酸盐水泥;采购的砂为普通人工砂，含水量为5.3%，细度模数为2.3，属于中砂;天然粗骨料为连续级配的碎石，含水率为4%，最大粒径为31.5mm，并用手动筛除粒径小于5mm的石子;为了控制再生混凝土骨料的强度及成分，本实验采用实验室废弃的C30普通混凝土试块，经过试验仪器和人工破碎加工而成;试验用水为普通自来水。

1.2混凝土配合比

混凝土共分5组，编号为S-0的是普通混凝土，编号为S-10、S-20、S-30的分别表示再生粗骨料取代率为10%、20%和30%的再生混凝土。

混凝土试配强度采用公式                      进行计算，得出配合比表见表1。

表1混凝土配合比（单位：kg/m3）

1.3 水饱和试件制作

将浇筑24小时的混凝土试件脱模，除S-0-1、S-0-2、S-0-3编号的三个试件放入养护箱养护外，其他15个试件全部放入装入自来水且水深保持200mm以上的容器中浸泡5个月，使试件达到水饱和状态并测定其吸水率。

2 水饱和再生混凝土强度特性及变形特性

2.1 弹性模量

混凝土试件受压后，随着荷载的增加，混凝土会经历不同程度的压缩密实阶段，从而导致了应力-应变关系曲线起始点切线弹性模量在试验中测量的难度加大，同时由于试验数据的离散型而难以精确测定。为了客观比较混凝土的变形性能，一般取相当于结构使用阶段工作应力40%-50%时的割线模量值来标定混凝土的弹性模量。本试验取峰值应力35%-45%时的割线模量作为混凝土弹性模量标定值。通过对不同应变速率下应力-应变曲线进行分析，得到混凝土弹性模量如表2所示。

从试验结果分析，随着再生粗骨料的添加量增多，混凝土的弹性模量逐渐减小。10%、20%、30%再生骨料添加量的再生混凝土试件的弹性模型分别降低3.7%、5.8%、9.7%，大概接近线性降低趋势。

2.2 峰值应力及峰值应变

依照本文介绍的试验方法，两种湿度混凝土的峰值应力及峰值应变统计值见表3。

从表3可以看出，随着再生骨料添加比例的不断增加，水饱和混凝土抗压峰值应力和峰值应变都是呈降低的趋势。且水饱和混凝土峰值应力较自然湿度混凝土有所降低，再生骨料添加率为10%时，降低7%;添加20%时降低14%;添加30%时，降低17%，从试验数据分析，水饱和再生混凝土的峰值应力及峰值应变随着再生骨料的添加量增加而呈线性降低趋势。

3.结论及展望

试验结果表明：水饱和再生混凝土的弹性模量、抗压强度及峰值应变均随着再生骨料添加量的增高而线性降低趋势。再生骨料添加量越多，水饱和再生混凝土力学性能越差。但本文未对水饱和再生混凝土的耐久性能、疲劳破坏性能进行试验和分析，这也是以后再生混凝土研究的方向。

项目说明：2018年陕西省大学生创新创业训练计划项目（201849007）：水饱和再生混凝土力学性能研究.