再生混凝土的抗压强度和耐久性试验研究

崔碧莹

(华北理工大学 河北 唐山 063210)

一、引言

近年来，随着我国经济的飞速发展，建筑行业取得了巨大成就。但资源短缺和生态环境恶化等问题也随之而来。目前，建筑废弃物主要以堆放和填埋的方式处理，污染了空气和土壤。[1]又由于天然骨料资源紧张等原因，对废弃混凝土的再利用迫在眉睫。再生混凝土可以有效的利用建筑垃圾，解决建筑垃圾污染的问题，实现可持续发展。[2]

2003年邱怀中等[3]人研究再生集料对再生混凝土工作性能的影响，随着取代率的增大，混凝土的流动性逐渐降低，粘聚性有一定的改善。肖建庄等[4]人研究水灰比、原始混凝土强度、再生粗骨料组成成分的多样性对混凝土的抗压强度的影响，研究表明，再生粗骨料组成成分的多样性对混凝土抗压强度的影响最大。肖倍等[5]人研究再生混凝土的取代率对混凝土力学性能的影响，随着取代率的增加，再生混凝土的抗压强度呈先减小后增大再减小的趋势，最佳取代率为80%左右。

二、试验概况

(一)原材料。粗骨料：石子和再生粗骨料;细骨料：天然河砂;水泥：唐山冀东水泥厂的P·O 42.5R普通硅酸盐水泥;粉煤灰：唐山地区的陡电Ⅰ号粉煤灰;水：唐山生活用水。

(二)正交试验设计。本试验主要分析原始混凝土强度等级、再生粗骨料取代率、水胶比和粉煤灰取代率对再生混凝土的抗压强度和抗冻融性能的影响。根据正交试验的方法，设计L16(44)四因素四水平的正交表，如表1所示配合比根据《普通混凝土配合比设计规程》设计。

表1 试验因素及水平

(三)试验方法。抗压强度试验所用设备是数显式建材压力试验机。试验过程按《普通混凝土力学性能试验方法标准》(GB/T 50081—2002)进行,加载速度为5kN/s。冻融试验所用设备为混凝土快速冻融装置，冻融循环一次的时间约为2～4小时。试验过程按《普通混凝土长期性和耐久性能试验方法》(GB/T 50082-2009)进行。

试验模具为100mm×100mm×100mm和100mm×100mm×400mm。

三、试验结果及分析

(一)试验结果。根据再生混凝土的28d抗压强度以及50次冻融循环后试验结果可知，50次冻融循环后，试块的质量损失率均在1%以内，对再生混凝土的抗冻融性能影响程度不大。再生混凝土在经过75次的冻融循环后抗压强度损失率在15%之内，抗压强度下降较小。

(二)极差分析。极差分析主要用来判定各试验因素的变化对试验结果影响的主次顺序和寻找最佳配比。利用正交试验分析法，对数据进行极差分析如表2所示。

表2 极差分析

由表3可知，对抗压强度影响最大的因素是原始混凝土的强度等级，影响顺序为原始混凝土强度等级>水胶比>粉煤灰掺量>再生粗骨料取代率。对动弹性模量影响重要程度是原始混凝土强度等级>粉煤灰掺量>水胶比>再生粗骨料取代率。由于再生混凝土在经过50次冻融循环后的质量损失率都在1%以内，对冻融效果影响不大，所以用动弹性模量表示再生混凝土的抗冻融性能。对两种指标单独考虑得到的最优组合分别是A4B3C2D2和A4B1C3D4。

(三)方差分析。方差分析主要用于判定试验结果的变化主要受试验因素水平变化影响还是试验误差影响，该方法能够更加全面的反应试验数据。动弹性模量剩余率的方差分析见表3。

表3 动弹性模量剩余率方差分析表

由表3可知，原始混凝土强度等级对再生混凝土的抗冻性能的影响较为显著，其余因素的影响程度不显著。

通过抗压强度和抗冻融的方差分析和极差分析得到最优组合A4B2C3D2。A4B2C3D2即原始混凝土强度等级为C50、再生粗骨料取代率为30%、粉煤灰掺量20%和水胶比为0.45。

四、结论

(1)再生混凝土抗压强度的影响的主次顺序为原始混凝土强度等级>水胶比>粉煤灰掺量>再生粗骨料取代率，对动弹性模量影响的主次顺序是原始混凝土强度等级>粉煤灰掺量>水胶比>再生粗骨料取代率。(2)通过对再生混凝土抗压强度和抗冻融的极差分析和方差分析得到的最优组合为A4B2C3D2，即原始混凝土强度等级为C50、再生粗骨料取代率为30%、粉煤灰掺量20%和水胶比为0.45。