再生骨料混凝土抗压性能试验研究★

何明树 丁雅博 尹临杰 王 伟 黄 辉 左 捷

(吉首大学张家界学院，湖南 张家界 427000)

再生骨料混凝土简称再生混凝土，是将废弃混凝土块经破碎、清洗、分级等处理后制备成再生骨料，按一定比例与级配混合，部分或全部替代天然骨料配置而成的新型混凝土[1]，它能够有效地实现资源的循环再利用，发展前景可观。近年来，国内外学者对再生混凝土进行了大量研究，并取得了许多成果。郭远新等[2]对再生骨料混凝土的配合比设计方法进行了详细的研究，为再生混凝土的配合比设计提供了有效的参考依据。李泉龙等[3]分析了不同再生粗骨料对混凝土强度的影响，发现再生骨料混凝土的强度受再生粗骨料自身强度影响较大。杨海涛等[4]研究了尺寸效应对再生混凝土性能的影响，发现当混凝土试件尺寸增大后，其耐久性、劈裂抗拉强度和抗弯强度都逐渐减小。

再生混凝土骨料孔隙率，吸水率较高，表观密度较低，解体破碎过程中会产生大量细微裂隙，性能不如普通骨料。再生骨料取代率对混凝土力学性能影响较大，故可以通过配置不同再生骨料取代率的混凝土立方体试件，通过测试其抗压强度，研究在保证性能指标强度时最适合的再生骨料取代率。着重于对张家界市建筑废弃混凝土的回收利用问题，通过分析再生骨料混凝土的力学性能研究其在建筑工程应用的可行性，设置了五组不同再生骨料取代率的混凝土试件，在标准养护28 d后对其抗压强度进行测试，通过分析不同取代率下试件的强度，探究再生骨料取代率对再生骨料混凝土性能的影响，并分析产生影响的原因。

1 实验概况

1.1 实验原材料

1)水泥：42.5号普通硅酸盐水泥。2)细骨料：标准天然河沙。3)粗骨料：天然粗骨料为碎石。再生粗骨料为工地上经机械破碎的楼房板、梁、柱混凝土,破碎后的混凝土经过筛分，其各项指标应符合GB/T 25177—2010混凝土用再生粗骨料标准中的规定。4)水：普通自来水。

1.2 实验配合比设计

按照GB/T 50152—2012[5]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1所示。

本研究共设置了5个实验组，再生骨料取代率分别为0%，25%，50%，75%，100%，分别编号为Ⅰ组、Ⅱ组、Ⅲ组、Ⅳ组、Ⅴ组。每个实验组中水灰比、砂率、用水量等各项参数均保持相同，试件尺寸为100 mm×100 mm×100 mm。根据表1所示的各项参数制作混凝土试件，并按标准养护条件养护28 d。

表1 混凝土配合比

2 实验结果及分析

2.1 实验结果

将5组养护28 d后的混凝土试件用混凝土压力机测定其抗压强度，记录每个试件的破坏荷载，并算出其抗压强度，试验所得各项数据如表2所示。再生骨料取代率与试件的抗压强度关系见图1。经过计算，5组试件中抗压强度的最大误差为10.61%，满足要求，故每组试件的抗压强度平均值取3个试件抗压强度的算术平均值，再生骨料取代率与每组试件的抗压强度平均值关系见图2。

2.2 结果分析

由图1，图2可见，随着再生骨料取代率的不断增大，抗压强度平均值迅速减小，当取代率达到75%后，试件的抗压强度平均值仅为最大值的85%。当再生骨料取代率为100%时，试件的抗压强度达到最小值，为48.4 MPa。

表2 抗压强度实验结果

由图2可以看出，当再生骨料取代率增大时，混凝土试件的抗压强度也随之减小。在再生骨料取代率为25%到75%时，抗压强度值降低最显著，取代率为25%，50%，75%，100%时，其强度值分别为原生骨料混凝土强度值的98%，92%，85%，84%，强度的减小率分别为1.6%，7.9%，15.2%，15.5%。

3 试件破坏分析

混凝土试块在加载初期，并未出现明显的裂缝，随着荷载的不断增加，试件侧表面开始出现裂缝，并随着荷载的增加而不断发展。当裂缝发展到一定程度后，试件侧面发生明显破坏并剥落，最终形成两个对顶的角锥形破坏面，可以看出破坏时产生了明显的箍套作用。由破坏后的试件可以看出，裂缝在竖向发展，由图3可以看出，裂缝穿过水泥浆体和部分再生骨料，普通粗骨料基本保持完好，随着取代率的增大，骨料破碎得更加严重。

这是由于再生混凝土与普通粗骨料相比，其孔隙率较大，吸水率高于普通粗骨料，会导致实际水灰比要低于设计值，降低了水泥浆体的流动性。且再生骨料在破碎分解时产生了大量细微裂隙，会导致其抗压强度低于普通粗骨料，从而降低了混凝土试件的抗压强度。加载过程中，再生骨料内部的微小裂隙也在发展，荷载达到一定值时，再生骨料自身也会发生破坏，导致裂缝从再生骨料中穿过。

4 结语

通过对5组混凝土试块的抗压强度试验，分析不同再生骨料取代率的混凝土试件抗压强度值，探究再生骨料对混凝土力学性能的影响，可得出结论如下：

1)随着再生骨料取代率的增加，混凝土试件的抗压强度不断降低，强度最大值60.2 MPa，最小值为45.8 MPa；5组试件中，平均强度最大值57.3 MPa，最小值48.4 MPa。2)从试件破坏形态可知，再生骨料混凝土的破坏会使得裂缝穿过水泥浆体和部分再生骨料，随着再生骨料取代率的增加，骨料破碎的更加严重。3)本次试验证明，采用适合取代率的再生骨料混凝土的抗压性能能够满足工程需求，而且还能对建筑废料进行回收利用，为城市的建筑废料处理提供了一条绿色环保的道路。