论再生粗骨料替代率对再生混凝土抗压强度的影响

吴木东

（东山县旗滨混凝土有限公司， 福建 东山 363400）

0 引言

我国城市化进程的快速发展产生了大量的建筑垃圾，而再生粗骨料是指将废弃的建筑混凝土块经过破碎、清洗、分级后，用来部分或全部代替天然骨料。将再生骨料运用于混凝土中，能够有效的保护环境，节约资源，使资源可以得到有效的循环利用。本文研究以再生型混凝土及再生型保温混凝土中的再生型粗骨料掺加比例为研究变量，拟进一步明确再生型粗骨料对混凝土抗压强度的影响。

1 不同再生骨料替代率试验

1.1 原材料基本要求

（1）混凝土是一种由不同粒径骨料、胶凝材料、水及各种外加剂均匀混合后，经浇筑、振捣及养生工艺后形成的一种具有一定力学强度的人造石材；与普通混凝土不同的是，再生型混凝土中添加了再生型粗骨料，再生型粗骨料主要由级配碎石和再生型石料混合而成；

（2）再生型保温混凝土中的细骨料主要由玻化珠和细粒径砂石混合而成；

（3）试验混凝土中的胶凝材料选用P·O42.5 级普通硅酸盐水泥，其28天抗压强度实测值大于42.5MPa，水泥的比表面积指标为343m2/kg。

（4）混凝土中的矿物添加料选用某厂家生产的微硅粉、硅灰，拌合用外加剂使用聚羧酸高效减水剂。

1.2 骨料性能要求

（1）用于再生型保温混凝土拌合用的玻化珠细骨料的各项指标应满足相关规范；

（2）再生型混凝土拌合用砂石、不同粒径骨料及再生型骨料应根据《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》中的相关要求进行试验；

（3）结合最新的混凝土再生型骨料分类依据，可将再生型骨料划为II类。并选取粒径介于5mm—20mm 之间的密级配碎石和再生型石料作为再生型混凝土骨料。

1.3 再生混凝土配合比设计

（1）通过分析既有试验资料发现，再生型混凝土中的再生型骨料替代比例分别达到30%及50%时，混凝土对应的抗压强度指标出现异常。因此，为了进一步掌握异常变化规律，拟在20%—60%的替代比例区间内加密试验样本。再生粗骨料替代率对再生混凝土抗压强度的影响的试验研究，采用的试件分组及编号见表1：

表1：再生混凝土与再生保温混凝土试件编号表

（2）分析上表1 可知，仅改变试验样本中的再生型骨料替代比例，其中RAC0 与RATIC0 组的配合比详细情况详见下表2。为了实现混凝土配合比的精确调整，再生型骨料替代标准为等体积替代。

表2：RAC0 与 RATIC0 组配合比

1.4 试件制作要求及试验方法

（1）拌合流程：1）将玻化珠和一半的拌合用水添加至拌合机械，先进行预拌合，拌合工况为湿拌合，拌合时间不少于0.5min；2）继续将粗骨料、砂石、水泥、外加矿粉等材料添加至拌合机械内，充分拌合，拌合时间不少于1min；3）将另一半水和高效减水剂充分混合后继续添加至拌合机械内，充分拌合，拌合时间不少于3.5min；

（2）养护标准：将试验试件置于相对湿度不低于90%且温度范围介于17℃，-23℃，之间的标准养护室内，养护时间不少于28 天；

（3）试验方式：抗压强度试验在某高校结构实验室内进行，选用1000kN级电伺服万能压力机完成抗压强度试验。

2 再生混凝土破坏形态的微观试验分析

（1）抗压强度试验试件在竖向荷载作用下将出现竖向形变，当竖向荷载达到试件极限抗压强度的60%—85%时，此时，试验试件内的竖向裂缝快速发展；

（2）随着竖向荷载的增长，抗压试件横向膨胀变形不断累积，但受到两侧夹板约束作用，其累积横向膨胀变形量较小；

（3）当竖向荷载继续增加，抗压试件将出现完全贯穿的劈裂剪切裂缝，裂缝周围的混凝土被剪碎，抗压试件整体失效；

（4）随着再生骨料替代率逐渐增长，混凝土的断裂面出现在旧砂浆、新砂浆、新旧砂浆交界面，而直到再生粗骨料替代率为100%时，混凝土未出现天然骨料破坏的状况。

3 再生粗骨料替代率对再生混凝土抗压强度的影响

3.1 对普通再生混凝土抗压强度的影响

（1）再生混凝土抗压强度与再生粗骨料替代率关系的密集曲线如图1所示：

图1：再生混凝土抗压强度与再生骨料替代率的关系曲线

（2）分析上图1 可知，再生型混凝土再生型骨料掺量小于25%时，其对混凝土的抗压强度影响极为有限；当再生型混凝土中再生型骨料掺量小于20%时，其抗压强度指标反而有少许提升，在掺量达到20%时，混凝土抗压强度达到阶段顶点；

（3）分析上图1 可知，当再生型骨料替代比例达到30%时，其抗压强度明显下降，下降曲线近似直线；

（4）随着再生型骨料替代比例的继续增加，再生骨料自身的结构性缺陷则成为影响试件抗压强度的主因；

（5）再生型混凝土在全部试验历程内的强度变化空间不大，极值差仅为4.9MPa，分析成因发现，主要受外加矿粉影响，由于外加硅灰材料的细度模数较高，能够自动修复再生型骨料的微裂缝。

4 对再生保温混凝土抗压强度的影响

（1）再生保温混凝土抗压强度与再生粗骨料替代率关系的密集曲线如图2 所示：

图2：再生保温混凝土抗压强度与再生粗骨料替代率的关系曲线

（2）分析上图2 可知，在再生型粗骨料替代比例达到30%前，再生型混凝土的抗压强度受骨料替代变化的影响不敏感，当替代比例达到20%时，其抗压强度指标反而有所提高；

（3）分析上图2 可知，当再生型粗骨料替代比例分别为30%、35%、40%、45%、50%时，对应的再生型保温混凝土的抗压强度指标分别降低了2.5%、7.6%、8.3%、10.0%、15.5%；

（4）分析上图2 可知，当再生型粗骨料替代比例达到50%时，再生型保温混凝土抗压强度出现异常波动；

（5）分析上图2 可知，再生型粗骨料替代比例介于60%—100%范围内时，试件抗压强度降低趋势较缓；

（6）再生型保温混凝土抗压强度指标极值差为8.8MPa，极值差大于再生型混凝土；

5 结论

（1）通过分析试件的破坏形式发现，再生型混凝土和再生型保温混凝土的破坏形式均呈锥形；

（2）当再生型粗骨料替代比例较低时，试验试件的抗压强度变化幅度较低；随着替代比例的增加，达到30%以后，抗压强度与替代比例呈线性负相关；当实现完全替代后，抗压强度指标达到最低限，与同尺寸的普通混凝土构件相比，抗压强度降低了11.2%；

（3）再生型保温混凝土抗压强度与再生型骨料替代比例之间也呈负相关关系，在替代比例达到30%前，其抗压强度变化程度不明显，当实现完全替代后，构件抗压强度指标与同尺寸的普通混凝土构件相比降低了17.9%；

（4）分析再生型混凝土和再生型保温混凝土共性发现，当再生型粗骨料替代比例小于20%时，二者的抗压强度指标变化均不显著；当替代比例达到20%时，二者的抗压强度均达到顶点。