林嬌青

1 前言

隨著建筑業(yè)的發(fā)展，許多舊建筑物的拆除和新建筑物將產(chǎn)生大量的建筑垃圾，其中一大部分是廢棄混凝土，大量的廢棄混凝土處理費(fèi)用驚人，目前處置方式單一，主要仍為填埋與露天堆放，對(duì)環(huán)境和社會(huì)產(chǎn)生巨大的危害[1]。再生混凝土是指以經(jīng)過(guò)破碎加工的廢棄混凝土為骨料而配制的混凝土，是對(duì)廢棄混凝土資源的回收利用，可節(jié)約天然骨料資源，具有環(huán)保節(jié)能的重大意義。與普通混凝土相比，再生骨料混凝土存在一些缺陷，其抗壓強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度較低，限制了其應(yīng)用范圍。鋼纖維具有高拉伸強(qiáng)度的優(yōu)點(diǎn)，并且少量鋼纖維被摻入到再生骨料混凝土中可以補(bǔ)償再生骨料的一些缺陷，它具有增強(qiáng)增韌效果和改善其力學(xué)性能的作用，對(duì)再生骨料混凝土的應(yīng)用具有積極意義。

2 試驗(yàn)概況

2.1 原材料

（1）水泥。江西贛江海螺水泥P.O42.5普通硅酸鹽水泥。

（2）砂。天然河砂，細(xì)度模數(shù)為2.7，中砂。

（3）天然粗骨料。天然卵石，粒徑為5～20mm，連續(xù)級(jí)配。

（4）再生粗骨料。再生粗骨料是我院國(guó)際工程學(xué)院建筑材料實(shí)驗(yàn)室教學(xué)廢棄的混凝土試塊，經(jīng)人工破碎、清洗、篩分而成，粒徑為5～20mm，連續(xù)級(jí)配。

（5）鋼纖維。采用的是鍍銅微絲鋼纖維，由深圳一材網(wǎng)工程材料有限公司生產(chǎn)的，平均長(zhǎng)度為13mm，等效直徑為0.2mm，長(zhǎng)徑比為65，外形為平直形。

（6）外加劑：聚羧酸高效減水劑，減水率為20%。

（7）水：普通自來(lái)水。

2.2 試驗(yàn)方案

本試驗(yàn)采用正交試驗(yàn)法，設(shè)計(jì)了L9（33）三因素三水平正交表，得到9組不同的配合比設(shè)計(jì)，正交試驗(yàn)因素水平為水膠比（A）為0.4，0.45，0.5；再生骨料取代率（B）為0，40%，80%；鋼纖維體積率（C）為0，1%，1.5%。試驗(yàn)中混凝土的配合比設(shè)計(jì)按照《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》（JGJ55-2011）[2]，砂率為35%，再生粗骨料采用預(yù)吸水的方法，并根據(jù)吸水性試驗(yàn)計(jì)算額外的水消耗量。鋼纖維再生混凝土的配合比設(shè)計(jì)及試驗(yàn)結(jié)果，見(jiàn)表1。

2.3 試驗(yàn)方法

混凝土試塊的制作及養(yǎng)護(hù)按照《鋼纖維混凝土試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50081-2002）[3]進(jìn)行，所有試件采用標(biāo)準(zhǔn)尺寸 150mm×150mm×150mm 的立方體試塊，每組三塊，都是注模24h后脫模，在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件（溫度（20±3）℃，相對(duì)濕度不小于90%）下養(yǎng)護(hù)28d，按照《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50081-2002）進(jìn)行試驗(yàn)。

3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1 和易性分析

根據(jù)正交試驗(yàn)理論，計(jì)算了水膠比A、再生骨料取代率B和鋼纖維體積率C對(duì)再生混凝土坍落度的極差值R，RA=13.3，RB=10，RC=5。為了更直觀分析各種因素對(duì)混凝土坍落度的影響，繪制了再生混凝土坍落度的點(diǎn)圖分析，如圖1所示。根據(jù)點(diǎn)圖分析，可以得到實(shí)驗(yàn)結(jié)論：隨著水膠比的增大，混凝土坍落度先增加后減?。浑S著再生骨料取代率的增加，混凝土坍落度降低明顯；隨著鋼纖維體積摻量的增加，混凝土坍落度也有所降低。主要原因在于，與天然骨料相比，再生粗骨料的孔隙多、吸水率大，從而提高了混凝土拌合物的保水性和粘聚性，減小了混凝土的坍落度；鋼纖維在混凝土拌合物中雜亂分布，使拌合物內(nèi)部摩擦阻力增大，因而阻止了拌合物的流動(dòng)，和易性變差，當(dāng)鋼纖維摻量增多時(shí)，增大了拌合物的粗糙度，使其流動(dòng)性變差。

表1 鋼纖維再生混凝土配合比設(shè)計(jì)及試驗(yàn)結(jié)果

圖1 坍落度正交分析圖

圖2 抗壓強(qiáng)度正交分析圖

3.2 抗壓強(qiáng)度分析

根據(jù)正交試驗(yàn)理論，計(jì)算了水膠比A、再生骨料取代率B和鋼纖維體積率C對(duì)抗壓強(qiáng)度影響的極差值R，RA=6.57，RB=7.07，RC=6，并繪制抗壓強(qiáng)度的點(diǎn)圖分析，如圖2所示，可知：隨著水膠比的增大，鋼纖維再生混凝土的抗壓強(qiáng)度先增加后降低；隨著再生骨料取代率的增加，抗壓強(qiáng)度先增加后下降，可能是由于本試驗(yàn)的再生骨料顆粒較天然骨料細(xì)，當(dāng)再生骨料取代率為40%，由再生骨料與天然骨料混合后的混凝土粗骨料的顆粒級(jí)配更好，使拌合物的密實(shí)性有所增加，從而強(qiáng)度得到提高；隨鋼纖維體積率的增加，抗壓強(qiáng)度增加，鋼纖維體積率在1.5%時(shí)達(dá)到最大。

試驗(yàn)結(jié)果表明，再生骨料取代率是抗壓強(qiáng)度的主要影響因素，其次是水膠比。鋼纖維再生混凝土抗壓強(qiáng)度達(dá)到最優(yōu)的組合為A2B2C3，即水膠比為0.45，再生骨料取代率為40%，鋼纖維體積摻量為1.5%。

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)摻鋼纖維的再生混凝土抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)的研究，得出以下結(jié)論：

（1）水膠比對(duì)坍落度的影響最為顯著，再生骨料取代率對(duì)抗壓強(qiáng)度的影響最為顯著。鋼纖維再生混凝土的抗壓強(qiáng)度隨著再生骨料取代率的增加，先增加后降低；鋼纖維再生混凝土的抗壓強(qiáng)度隨著鋼纖維體積摻量的增加而增加。

（2）C40再生混凝土的最佳正交組合為A2B2C3，即水膠比為0.45，再生骨料取代率為40%，鋼纖維體積摻量為1.5%。