李泉龍, 熊祖菁

（1.三峽大學科技學院，湖北 宜昌 443000；2.湖北三峽職業(yè)技術學院，湖北 宜昌 443000）

再生粗骨料對其再生混凝土基本力學性能影響因素分析

李泉龍1, 熊祖菁2

（1.三峽大學科技學院，湖北 宜昌 443000；2.湖北三峽職業(yè)技術學院，湖北 宜昌 443000）

資料表明，不同粒徑大小的再生粗骨料舊砂漿含量不同，骨料強度不同，對混凝土的強度影響也不同。在使用再生粗骨料的情況下，取代天然骨料成為研究重點。設計了再生粗骨料的吸水率指標試驗、壓碎指標值測定試驗以及相應再生混凝土試件力學性能測定試驗并進行了系統(tǒng)分析，得出結論：隨著再生粗骨料取代天然粗骨料粒徑地不斷減小，再生粗骨料的吸水率不斷增加，壓碎指標值不斷降低，且其制成的混凝土的力學性能降低。

再生粗骨料；吸水率；壓碎指標值；彈性模量

1 問題的提出

再生粗骨料主要由獨立成塊的舊水泥硬化砂漿和表面附著舊水泥砂漿的天然粗骨料組成[1]，因而其表面粗糙，棱角較多，導致再生粗骨料和天然粗骨料存在很大的差異[2]。本文所研究的創(chuàng)新點在于粗骨料粒徑的選配，從骨料的內(nèi)部構造尋找原因，進而研究其相應混凝土的力學性能[3]。

2 試驗思路

由于本文主旨是研究各粒徑粗骨料與吸水率的關系以及具有該吸水率大小的骨料對其相應混凝土強度的影響，并且在適宜粒徑級配范圍下，該顆粒級配中各粒徑范圍的粗骨料質量均相等，均為20%（見表1）。針對該情況，特此設計了擁有20%再生粗骨料取代率的5種再生混凝土試件以及1組取代率為0%的普通天然粗骨料混凝土對比試件[4]。

表1 20%再生粗骨料取代率下各區(qū)別試驗組表

3 試驗設計

3.1 骨料的吸水率測試試驗及其影響因素分析

本實驗宗旨在于探究骨料的粒徑大小與吸水率之間的關系，并且由于再生骨料的吸水率多由其表面硬化砂漿的含量決定的，所以對吸水率的測量可以反映出再生混凝土中硬化砂漿的含量，也可以間接反映出該粗骨料的強度及其原生混凝土的強弱。過程吸水率變化見表2。吸水率差值隨骨料顆粒大小的變化關系見圖1。

表2 天然、再生粗骨料的過程吸水率變化表

圖1 吸水率差值（近似舊砂漿含量）隨骨料顆粒大小的變化關系圖

工程上常使用再生粗骨料與天然粗骨料的吸水率差值近似看作再生粗骨料表面舊水泥砂漿所粘有的硬化舊水泥砂漿。從圖1吸水率差值隨骨料顆粒大小的變化關系可以看出，隨著顆粒粒徑減小，舊水泥砂漿含量呈現(xiàn)增長趨勢，且增長趨勢近似正比例關系。呈現(xiàn)此關系的原因一方面是由于隨著粒徑地減小，相同質量的骨料總表面積增大，粘附的舊砂漿含量也隨之增加；另一方面，在骨料破碎過程中，粒徑大小越小，越容易出現(xiàn)純水泥砂漿塊，直接增大舊水泥砂漿的含量。

3.2 骨料的壓碎指標值測試試驗及其影響因素分析

骨料的吸水率可以反映出骨料含有舊砂漿的量的大小。骨料的壓碎指標試驗則是直觀反映骨料的強度大小，骨料壓碎指標值越大表示其骨料強度越小。從吸水率數(shù)值以及骨料壓碎指標值的相互參照對比，可以直觀反映骨料吸水率與骨料強度的關系。在配置混凝土之前，通過其關系的對比，容易得出舊砂漿含量對骨料強度的影響，在配置混凝土之后，通過骨料強度影響混凝土的因素，可以銜接得出再生粗骨料舊砂漿含量對再生混凝土強度的影響。壓碎指標值可作為參考值設計再生混凝土配合比。

壓碎指標值取3次試驗結果的算術平均值作為最終試驗值（精確到0.1%）。得到的天然粗骨料與2種不同來源的再生粗骨料壓碎指標值見表3 ～ 6。

表3 粒徑范圍為9.50~16.00 mm的天然粗骨料壓碎指標試驗值表

表4 粒徑范圍為16.00~19.00 mm的天然粗骨料壓碎指標試驗值表

表5 粒徑范圍為9.50 ~16.00 mm的再生粗骨料壓碎指標試驗值表

表6 粒徑范圍為16.00 ~19.00 mm的再生粗骨料壓碎指標試驗值表

再生骨料的壓碎指標測試試驗表明，在其他變量均相同的情況下，再生粗骨料的壓碎指標值都遠大于天然粗骨料這主要是由再生粗骨料自身是天然粗骨料與水泥砂漿的粘結體的本質條件決定的。

粒徑越小，骨料的壓碎指標值越大，表明骨料的強度也隨之越弱。而從數(shù)值上看，再生粗骨料這一規(guī)律表現(xiàn)得更加明顯，即再生骨料較小粒徑壓碎指標值增加的幅度遠大于天然骨料較小粒徑壓碎指標值增加的幅度，說明再生骨料較小粒徑骨料的強度降低的程度較大，這主要是由于再生骨料自身結構的原因，粒徑越小，骨料的舊砂漿含量越多，而天然骨料不存在舊砂漿的問題，因此粒徑越小其強度減弱的程度在合理范圍之內(nèi)。

3.3 混凝土試件心抗壓強度與立方體抗壓強度分析

按照GB50152 — 92《混凝土結構試驗方法標準》的有關規(guī)定，混凝土配合比設計參數(shù)見表7[5]。

表7 混凝土配合比表

由于立方體試件受壓時上下受到的摩擦力比棱柱體試件的要大，所以立方體強度要高于棱柱體抗壓強度[6]。各混凝土試件28 d齡期軸心抗壓強度與立方體抗壓強度測定值之比見表8。

表8 各混凝土試件28 d齡期軸心抗壓強度與立方體抗壓強度測定值之比表

混凝土試件的軸心抗壓強度與立方體抗壓強度的比值可以反映出混凝土試件的抗壓情況，以及棱柱體試件與立方體試件的換算關系。表8反映出隨著再生粗骨料取代粗骨料粒徑的減小，混凝土試件的軸心抗壓強度與立方體抗壓強度比值越大，表明混凝土試件的軸心抗壓強度越接近其立方體抗壓強度，由此可見，再生骨料表面舊水泥砂漿含量的多少對混凝土的立方體抗壓強度影響大于對其棱柱體抗壓強度的影響。從骨料的壓碎指標試驗結果可以看出，取代骨料的粒徑大小越小，骨料強度越低，與混凝土試件的結構性能相比，更容易造成混凝土的材料破壞[7]。

3.4 靜力受壓彈性模量測定試驗

彈性模量試驗結果見表9。

表9 不同組混凝土棱柱體試件靜力受壓彈性模量測定值表 104MPa

表9的試驗結果表明，再生骨料混凝土的彈性模量比普通混凝土降低了10%。再生混凝土的基本力學性能測量結果表明，普通混凝土的抗壓強度及彈性模量明顯高于再生骨料混凝土，再生骨料表面殘留大量的水泥砂漿及水泥石，其再生骨料的強度及彈性模量降低，采用再生骨料攪拌的混凝土，受到再生骨料的影響，其再生混凝土的彈性模量低于普通混凝土；從微觀方面分析，由于加工工藝的原因，再生骨料表面殘留大量水泥砂漿及水泥石，形成大量的孔隙，再生混凝土受壓時其內(nèi)部孔隙產(chǎn)生應力集中，承載力降低，相應的其彈性模量降低。不同組混凝土棱柱體試件靜力受壓彈性模量測定值趨勢見圖2。

圖2 不同組混凝土棱柱體試件靜力受壓彈性模量測定值趨勢線圖

從圖2可以看出，在28 d齡期下，隨著再生粗骨料取代天然骨料粒徑地不斷減小，其再生混凝土的彈性模量數(shù)值不斷減小，這一規(guī)律與抗壓強度的規(guī)律相一致：隨著再生粗骨料取代天然骨料粒徑地不斷減小，再生粗骨料表面所含舊砂漿含量越多，且骨料的強度越小，進而降低到其制成的再生混凝土的彈性模量值。

4 結 語

（1）隨著再生粗骨料取代天然粗骨料的顆粒粒徑不斷減小，再生粗骨料表面所粘附的舊水泥砂漿含量呈現(xiàn)增長趨勢，且增長趨勢近似正比例關系。呈現(xiàn)此關系的原因一方面是由于隨著粒徑地減小，相同質量的骨料總表面積增大，粘附的舊砂漿含量也隨之增加；另一方面，在骨料破碎過程中，粒徑大小越小，越容易出現(xiàn)純水泥砂漿塊，直接增大舊水泥砂漿的含量。

（2）隨著再生粗骨料取代天然粗骨料的粒徑不斷減小，骨料的壓碎指標值不斷增大，表面骨料的強度越低。這主要是由于隨著顆粒粒徑不斷減小，再生骨料表面舊砂漿含量不斷增加，降低骨料的整體強度。

（3）隨著再生粗骨料取代粗骨料粒徑的減小，混凝土試件的軸心抗壓強度越接近其立方體抗壓強度。表明再生骨料表面舊水泥砂漿含量的多少對混凝土的立方體抗壓強度影響大于對其棱柱體抗壓強度的影響。

（4）隨著再生粗骨料取代天然骨料粒徑地不斷減小，其制成的再生混凝土的彈性模量值越低。

[1] 孫躍東，周德源.我國再生混凝土的研究現(xiàn)狀和需要解決的問題[J].混凝土，2006(4)：25 - 26.

[2] 李佳彬，肖建莊，孫振平.再生粗骨料特性及其對再生混凝土性能的影響[J].建筑材料學報，2004(4)：390 - 395.

[3] 丁敏旭，王軍龍，王建芳.再生混凝土骨料的研究現(xiàn)狀和應用前景展望[J].硅谷，2009(12)：102 - 103.

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[5] 李鵬飛.再生混凝土多孔磚用骨料及配合比試驗研究[J].長沙理工大學學報，2011(1)：91.

[6] 付佳麗.廢舊水泥混凝土路面再生利用技術的試驗研究[J].合肥工業(yè)大學學報，2007(11)：82.

[7] 趙亮，徐美娟.再生混凝土梁抗彎性能試驗研究[J].經(jīng)營管理者，2011(24)：362.

（責任編輯 姚小槐）

Analysis on Influencing Factors of Recycled Coarse Aggregate on Basic Mechanical Properties of Recycled Concrete

LI Quan - long1，XIONG Zu - jing2
(1. College of Science and Technology of China Three Gorges University，Yichang 443000，Hubei，China；2. Hubei Three Gorges Polytechnic，Yichang 443000，Hubei，China)

Data show thatthe content of mortar，the strength of aggregate and the impact on concrete strengthare differentfor recycled coarse aggregate of different particle sizes. The use of recycled coarse aggregate to replace natural aggregate is the research focus. The study designed water absorption experiment，crushing index value determination test，and corresponding experiment on mechanical properties of recycled concrete samples. From systematic analysis，it is concluded that as the particle sizes of recycled coarse aggregate decrease，the water absorption increases， crushing index value drops，and mechanical properties of produced concretedegrade.

recycled coarse aggregate；water absorption；crushing index value；modulus of elasticity

TU528.041

A

1008 - 701X(2017)05 - 0042 - 04

10.13641/j.cnki.33 - 1162/tv.2017.05.012

2017-03-22

廣西自然科學基金（2012GXNSFBA053151）。

李泉龍(1989 - )，男，助教，碩士，主要從事建筑材料性能的分析研究。E - mail：642972291@qq.com