熊祖菁 黃 瑤

(1.湖北三峽職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖北 宜昌 443000； 2.桂林理工大學(xué)博文管理學(xué)院，廣西 桂林 541006)

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一種粗骨料級配再生混凝土抗壓強(qiáng)度性能試驗研究

熊祖菁1黃 瑤2

(1.湖北三峽職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖北 宜昌 443000； 2.桂林理工大學(xué)博文管理學(xué)院，廣西 桂林 541006)

采用同級配五種再生混凝土試驗組及一種天然骨料混凝土對照組，進(jìn)行了立方體抗壓強(qiáng)度測定試驗，并分析了再生粗骨料細(xì)部構(gòu)造對再生混凝土強(qiáng)度的影響，為類似問題的研究積累了經(jīng)驗。

再生混凝土，粗骨料，抗壓強(qiáng)度，齡期

0 引言

通過近年來國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀可以看出，對再生混凝土的研究已經(jīng)取得了一定的進(jìn)展，尤其是對于不同取代率再生骨料取代粗骨料制成的再生混凝土的研究已經(jīng)達(dá)到了相對成熟的階段，但是對于骨料級配的細(xì)部研究卻較少。相關(guān)文獻(xiàn)已得出相關(guān)結(jié)論：再生混凝土的抗壓強(qiáng)度等力學(xué)性能較普通混凝土差的一個重要原因是其重要組成材料再生粗骨料的強(qiáng)度及其骨料搭配不同所產(chǎn)生的影響。因此，根據(jù)相關(guān)規(guī)范，本文設(shè)計了六組細(xì)部構(gòu)造不同的再生混凝土試驗試件進(jìn)行立方體抗壓強(qiáng)度性能測試，以期探究再生粗骨料細(xì)部構(gòu)造對再生混凝土強(qiáng)度的影響。

1 試驗思路

粗骨料級配好壞對節(jié)約水泥和保持混凝土是否具有良好的和易性有很大關(guān)系。在連續(xù)級配下，采用實(shí)驗室中標(biāo)準(zhǔn)方孔篩孔邊長分別為4.75 mm，9.5 mm，16 mm，19 mm，26.5 mm，31.5 mm等共6個篩孔級別，通過篩分試驗可以確定粗骨料的顆粒級配，根據(jù)規(guī)范1中規(guī)定粗骨料顆粒級配的標(biāo)準(zhǔn)得到如圖1所示的本試驗粗骨料顆粒級配曲線。

圖1中虛線部分之間區(qū)域為適宜級配區(qū)，實(shí)線為在此適宜級配范圍內(nèi)本文所采用的粗骨料顆粒級配曲線。根據(jù)圖1中級配曲線可算出各粒徑范圍粗骨料所占質(zhì)量百分比(見表1)。

表1 各粒徑范圍粗骨料所占質(zhì)量百分比

2 試驗設(shè)計

2.1 試驗原材料

本試驗所有普通混凝土與再生混凝土試塊的設(shè)計強(qiáng)度為C30。試驗試塊尺寸：立方體150 mm×150 mm×150 mm；水泥：42.5普通硅酸鹽水泥；水：普通生活用水；天然骨料：天然細(xì)骨料為中砂，天然粗骨料為普通碎石，其粒徑約為5 mm～31.5 mm；再生骨料：某檢測單位結(jié)構(gòu)實(shí)驗室內(nèi)廢棄的試驗梁，廢棄混凝土試驗梁原始設(shè)計強(qiáng)度等級為C30，齡期1年～2年；通過人工破碎加工，去除其試驗梁殘留的雜物，經(jīng)過清洗、曬干、分級之后，選取再生骨料粒徑范圍為5 mm～31.5 mm作為試驗的再生粗骨料。

2.2 試驗配合比設(shè)計

按照GB 50152—92混凝土結(jié)構(gòu)試驗方法標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定，混凝土配合比設(shè)計參數(shù)如表2所示。

表2 混凝土配合比

2.3 試驗方法及結(jié)果

立方體抗壓強(qiáng)度試驗測試儀器采用型號為WWS系列微機(jī)控制電液伺服萬能材料試驗機(jī)。再生混凝土構(gòu)件在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件進(jìn)行，按照GB/T 50081—2002普通混凝土力學(xué)性能試驗方法進(jìn)行測試，對齡期為7 d，14 d，28 d的試件進(jìn)行抗壓強(qiáng)度測試。立方體抗壓強(qiáng)度試驗結(jié)果如表3所示。

表3 不同組混凝土立方體試件抗壓強(qiáng)度測定值 MPa

2.4 試驗結(jié)果分析

試驗所得到的再生骨料不同齡期再生混凝土抗壓試驗結(jié)果，其中各個試驗值均為一組3個試塊的平均值。再生混凝土的破壞形態(tài)表明，再生混凝土破壞時其表面產(chǎn)生較大的豎向裂縫，并且再生粗骨料與水泥砂漿剝離，大塊的水泥砂漿脫落。原因是再生骨料的強(qiáng)度及彈性模量比天然骨料的低，此外，由于加工的工藝使得再生骨料表面殘留大量的老水泥砂漿，使得再生混凝土水泥砂漿失水后形成大量的孔隙。隨著荷載的進(jìn)一步加大，再生骨料混凝土內(nèi)大量的孔隙使得構(gòu)件形成應(yīng)力集中，相應(yīng)混凝土構(gòu)件的應(yīng)力在快速地加大，使得構(gòu)件的形變過大，其抗壓強(qiáng)度降低。普通骨料混凝土與再生骨料混凝土在受壓破壞過程中有較大不同，普通骨料混凝土在外荷載約為80 kN時，受壓構(gòu)件發(fā)出拉裂的聲響，隨著荷載增加，側(cè)面下部出現(xiàn)明顯的裂縫，荷載繼續(xù)加大，其裂縫發(fā)展變寬，裂縫沿著側(cè)面底部向上發(fā)展，伴有少量的水泥砂漿脫落。再生骨料混凝土在外荷載約為50 kN時，會發(fā)出拉裂的聲響，主要是再生骨料表面包裹的舊水泥砂漿粘結(jié)力低，受力時易被剝離。由試驗的數(shù)據(jù)分析可知，再生骨料混凝土的抗壓強(qiáng)度低于普通骨料混凝土。試驗破壞形態(tài)表明，再生混凝土破壞時在試塊的側(cè)面形成數(shù)量較多、寬度較大的斜裂縫，其原因主要是再生粗集料表面殘留較多的舊水泥砂漿，一方面降低再生骨料的強(qiáng)度及彈性模量，另一方面再生骨料的舊水泥砂漿攪拌時吸收大量的水分膨脹，隨著水化及蒸發(fā)，水泥砂漿失水形成大量的孔隙而使得再生混凝土受壓時產(chǎn)生應(yīng)力集中，從而降低再生混凝土的強(qiáng)度，使得再生混凝土易開裂，水泥砂漿易脫落。

從圖2中可以基本看出，隨著齡期的不斷增加，各試驗組混凝土試件的立方體抗壓強(qiáng)度值不斷增加，而7 d立方體試件抗壓強(qiáng)度值基本達(dá)到其28 d強(qiáng)度值的70%～76%，14 d達(dá)到其28 d強(qiáng)度的85%左右，從這一點(diǎn)便已反映出混凝土的早強(qiáng)性。而在7 d齡期和14 d齡期下，從圖2中曲線所代表數(shù)值以及折線的斜率便可簡單看出：五種再生粗骨料的強(qiáng)度發(fā)展速度明顯高于對照組普通混凝土。因為在7 d齡期下，五種再生骨料混凝土的立方體抗壓強(qiáng)度已經(jīng)達(dá)到其28 d強(qiáng)度的76%，而7 d齡期下的天然骨料混凝土的立方體抗壓強(qiáng)度相比較之下才達(dá)到其28 d強(qiáng)度的70%，強(qiáng)度發(fā)展速度遠(yuǎn)不及再生混凝土，說明了再生骨料對混凝土強(qiáng)度發(fā)展速率的影響是增加了其強(qiáng)度發(fā)展速率。

通常混凝土強(qiáng)度發(fā)展到28 d已達(dá)到一個相對穩(wěn)定的狀態(tài)，因此本文重點(diǎn)對其28 d之前各試驗組再生骨料替代各粒徑骨料對混凝土強(qiáng)度發(fā)展的影響。由圖2還可看出，五種再生骨料混凝土立方體試件的抗壓強(qiáng)度在各齡期內(nèi)幾乎均小于天然骨料混凝土。這主要是由于再生骨料表面存在有大量舊水泥砂漿，不完全是天然巖石，盡管再生骨料與新水泥砂漿的粘結(jié)性能遠(yuǎn)強(qiáng)于天然粗骨料，但其骨料強(qiáng)度決定了其基本強(qiáng)度的基本發(fā)展方向，即再生骨料強(qiáng)度上的減弱直接削弱了其混凝土試件的整體強(qiáng)度。而在每一個齡期(尤其是28 d齡期)時，忽略作為對照組的天然骨料混凝土N-1，其余相同再生骨料取代五種不同粒徑的再生混凝土立方體試件抗壓強(qiáng)度值可基本呈現(xiàn)出如下規(guī)律：N-1,N-2,N-3,N-4,N-5的立方體試件抗壓強(qiáng)度值在不斷增加，由前面對其分類可知，隨著再生骨料取代天然骨料的粒徑等級越大，其制成的再生混凝土強(qiáng)度越大。究其原因，聯(lián)想起骨料粒徑大小對其混凝土強(qiáng)度的影響因素便可發(fā)現(xiàn)，隨著粗骨料粒徑不斷增加，其相同質(zhì)量下骨料的比表面積不斷增大，對于粘有舊水泥砂漿的再生粗骨料來說其表面粘結(jié)的舊水泥砂漿量就越多，最終導(dǎo)致其混凝土試件強(qiáng)度的下降。

3 結(jié)語

1)再生混凝土的基本力學(xué)性能測定結(jié)果表明，普通混凝土的抗壓強(qiáng)度明顯高于再生骨料混凝土，由此可知，再生骨料對再生混凝土的基本力學(xué)性能有較大的影響。

2)受到再生骨料表面的老水泥砂漿的影響，其再生骨料抗壓強(qiáng)度降低。原因是再生骨料較天然骨料含有大量的舊水泥砂漿，使得再生混凝土構(gòu)件內(nèi)水泥砂漿總含量增加，進(jìn)而在一定程度上降低了再生混凝土的抗壓強(qiáng)度。

3)再生骨料對混凝土強(qiáng)度發(fā)展速率的影響是增加了其強(qiáng)度發(fā)展速率。再生骨料混凝土立方體試件的抗壓強(qiáng)度在各齡期內(nèi)幾乎均小于天然骨料混凝土。這主要是由于再生骨料表面存在有大量舊水泥砂漿，不完全是天然巖石，盡管再生骨料與新水泥砂漿的粘結(jié)性能遠(yuǎn)強(qiáng)于天然粗骨料，但其骨料強(qiáng)度決定了其強(qiáng)度的基本發(fā)展方向，即再生骨料強(qiáng)度上的減弱直接削弱了其混凝土試件的整體強(qiáng)度。

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On test of compressive strength of coarse aggregate graded recycled concrete

Xiong Zujing1Huang Yao2

(1.Sanxia Polytechnic College, Hubei, Yichang 443000, China;2.BowenManagementSchool,GuilinUniversityofTechnology,Guilin541006,China)

The paper adopts the test group of five recycled concretes with the same grade and the matched group of the natural aggregate concrete, undertakes the cube compressive strength and analyzes the fine structure of the recycled aggregate has the influence on the recycled concrete strength, so as to accumulate some experience for similar problems.

recycled concrete, coarse aggregate, compressive strength, age period

1009-6825(2016)30-0118-02

2016-08-17

熊祖菁(1985- )，女，碩士，助教； 黃 瑤(1988- )，女，碩士，助教

TU528

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