陸建宏

（中國中原對外工程有限公司，山東棗莊 277100）

0 引 言

隨著混凝土材料的使用量增大，其污染、回收問題也日益顯見。鄭建軍等［1］提出了再生混凝土彈性模量的解析解，定量分析了再生骨料取代率、砂漿附著率和老砂漿彈性模量對再生混凝土彈性模量的影響。李孝忠等［2］確定了再生混凝土抗折強度的關(guān)鍵影響因素。彭躍輝等［3］探究了不同水膠比、陶瓷粉取代量以及浸泡時間3種因素對再生混凝土中氯離子擴散規(guī)律的影響。朱小艷等［4］通過試驗研究了灌漿預(yù)埋再生混凝土的抗彎拉強度，試驗變量包括水灰比、養(yǎng)護齡期、砂率和粗骨料取代率。邢智巖等［5］根據(jù)試驗得出，再生混凝土路面磚的孔隙率隨粉煤灰取代率的增加而增加，再生磚的抗壓、抗折強度基本隨著取代率的增加而增加。喬宏霞等［6］為研究陶瓷顆粒的取代率對再生混凝土在火災(zāi)以及火災(zāi)撲救條件下的外觀形貌、抗壓強度、質(zhì)量損失的影響，設(shè)計不同配比試驗，揭示陶瓷再生混凝土強度變化機理。向星赟等［7］分析了再生粗骨料替代率對自密實再生混凝土基本力學(xué)性能的影響，探討了普通混凝土和再生混凝土的各力學(xué)性能指標(biāo)之間的換算關(guān)系對自密實再生混凝土的適用性。趙亞松等［8］研究了在干濕循環(huán)和彎曲荷載作用下再生混凝土硫酸鹽侵蝕劣化進程，并得出彎曲荷載能夠加速再生混凝土在硫酸鹽侵蝕和干濕循環(huán)下的劣化這一結(jié)論。李嘉誠等［9］研究了兩種再生粗骨料取代率，3種粉煤灰摻量對再生混凝土抗壓強度和抗凍性能的影響，并進行了試驗分析。李福海等［10］基于組合權(quán)重-可拓學(xué)理論，建立了混凝土再生粗骨料質(zhì)量評價模型，最后確定評價指標(biāo)體系和分類等級界限。張衛(wèi)東等［11］開展了透水再生混凝土孔隙率，立方體抗壓強度及耐磨性能的試驗。郝彤等［12］通過添加礦物摻合料，聚丙烯纖維對Ⅱ、Ⅲ類再生混凝土進行強化處理，綜合考慮基本力學(xué)性能后，挑選最優(yōu)組進行抗凍性試驗研究。李萌等［13］通過收集3種不同來源的廢棄混凝土制備出了3種再生粗骨料，并進行不同粗骨料取代率的再生混凝土試塊變形性能試驗，得到了不同服役壽命和不同取代率下的彈性模量和峰值應(yīng)變。王繼娜等［14］為了改善再生骨料混凝土的性能，研究了原生混凝土強度對再生混凝土力學(xué)性能及界面區(qū)微結(jié)構(gòu)的影響，并對比分析了相同強度等級和水灰比情況下普通混凝土和再生混凝土的力學(xué)性能和界面區(qū)微觀形貌。黃一杰等［15］以再生粗骨料取代率和海砂氯離子含量為試驗參數(shù)，完成了海砂再生混凝土軸壓性能試驗，分析了再生粗骨料取代率、海砂氯離子含量對試件破壞特征和受力變形性能的影響。王永貴等［16］為提高再生混凝土的力學(xué)性能，以玄武巖纖維和納米氧化硅為增強材料對再生混凝土進行改良。通過試驗研究了兩種增強材料的摻量對再生混凝土立方體抗壓強度的影響。

上述學(xué)者結(jié)合綠色建筑的概念，通過設(shè)計不同的再生混凝土配合比，得到了再生混凝土的性能指標(biāo)變化情況，并進一步分析強度性能的演變規(guī)律。本文結(jié)合上述研究方法，對再生混凝土的進行配合比設(shè)計及性能進行測試。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗采用遼寧建工通達路橋養(yǎng)護材料有限公司生產(chǎn)的P.O.42.5水泥來配制C40混凝土，其配合比如下：水168 kg／m3，水泥432 kg／m3，細骨料558 kg／m3，粗骨料1 242 kg／m3，粉煤灰108 kg／m3，減水劑10 kg／m3。江蘇千秋高空工程有限公司提供廢棄混凝土材料。將廢棄混凝土試塊以一定量的取代率（0、10%、20%和30%）填充至混凝土中，通過不同取代率設(shè)計出了4組20個抗?jié)B試件，且滿足《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》的要求。試件為上表面直徑1 750 mm、下表面直徑160 mm、高度120 mm的圓臺。

1.2 方 法

采用《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》建議的滲水高度法，并用該方法表征混凝土的抗?jié)B性能。試驗采用滄州奧科儀器設(shè)備有限公司生產(chǎn)的抗?jié)B儀，利用壓力機將試塊壓入模型中，為防止模具被壓壞，壓力恒定在10 kN左右。試驗停止后，將試塊取出放入由高密三江機械制造有限公司生產(chǎn)的壓力機中進行試驗，得到再生混凝土的抗壓強度和抗折強度的變化規(guī)律。

2 結(jié)果與討論

2.1 滲水情況

從圖1可以看出，當(dāng)廢棄混凝土的取代率為0%，即復(fù)合材料均為標(biāo)準(zhǔn)混凝土?xí)r，試塊在10 h后出現(xiàn)滲水；當(dāng)廢棄混凝土的取代率為10%時，試塊在8.8 h后出現(xiàn)滲水；取代率為20%時，試塊在7.2 h后出現(xiàn)滲水；取代率為30%時，試塊在5.3 h后出現(xiàn)滲水?？梢婋S著廢棄混凝土替代率的逐漸增加，抗?jié)B水性迅速下降。

圖1 取代率與滲水時間的關(guān)系

2.2 滲水高度

從圖2可以看出，當(dāng)廢棄混凝土的取代率為0%，即復(fù)合材料均為標(biāo)準(zhǔn)混凝土?xí)r，試塊的滲水高度為10.3 cm；當(dāng)廢棄混凝土的取代率為10%，試塊的滲水高度為11.5 cm；取代率為20%，試塊的滲水高度為12.9 cm；取代率為30%，試塊的滲水高度為14.1 cm。

2.3 抗壓強度

圖2 取代率與滲水高度的關(guān)系

圖3 取代率與抗壓強度的關(guān)系

從圖3可以得知，當(dāng)廢棄混凝土試塊的取代率為0%時，第1 d的抗壓強度為28.6 MPa，第7 d的抗壓強度為34.6 MPa，第14 d的抗壓強度為38.7 MPa，第28 d的抗壓強度為40.8 MPa；當(dāng)廢棄混凝土試塊的取代率為10%時，第1 d的抗壓強度為29.3 MPa，第7d的抗壓強度為35.1 MPa，第14 d的抗壓強度為39.5 MPa，第28 d的抗壓強度為42.1 MPa；當(dāng)廢棄混凝土試塊的取代率為20%時，第1 d的抗壓強度為31.1 MPa，第7 d的抗壓強度為37.3 MPa，第14 d的抗壓強度為41.6 MPa，第28 d的抗壓強度為44.3 MPa；當(dāng)廢棄混凝土試塊的取代率為30%時，第1 d的抗壓強度為37.5 MPa，第7 d的抗壓強度為33.6 MPa，第14 d的抗壓強度為37.2 MPa，第28 d的抗壓強度為39.8 MPa。

可見，當(dāng)廢棄混凝土的取代率從0%增加到20%時，復(fù)合混凝土材料的抗壓強度也逐漸增大；但當(dāng)取代率超過20%時，復(fù)合混凝土材料的抗壓強度逐漸降低，這一性能的變化也能通過滲水高度和滲水時間予以驗證。

2.4 抗折強度

從圖4可以得知，當(dāng)廢棄混凝土試塊的取代率為0%時，第1 d的抗折強度為3.1 MPa，第7 d的抗折強度為4.1 MPa，第14 d的抗折強度為4.7 MPa，第28 d的抗折強度為5.1 MPa；當(dāng)廢棄混凝土試塊的取代率為10%時，第1 d的抗折強度為3.2 MPa，第7 d的抗折強度為4.3 MPa，第14 d的抗折強度為4.9 MPa，第28 d的抗折強度為5.3 MPa；當(dāng)廢棄混凝土試塊的取代率為20%時，第1 d的抗折強度為3.4 MPa，第7 d的抗折強度為4.4 MPa，第14 d的抗折強度為5.0 MPa，第28 d的抗折強度為5.4 MPa；當(dāng)廢棄混凝土試塊的取代率為30%時，第1 d的抗折強度為2.8 MPa，第7 d的抗折強度為3.9 MPa，第14 d的抗折強度為4.5 MPa，第28 d的抗折強度為4.9 MPa。

圖4 取代率與抗折強度的關(guān)系

可見，當(dāng)廢棄混凝土的取代率從0%增加到20%時，復(fù)合混凝土材料的抗折強度也逐漸增大；但當(dāng)取代率超過20%時，復(fù)合混凝土材料的抗折強度逐漸降低，這一性能的變化也能通過滲水高度和滲水時間予以驗證。

3 結(jié) 論

（1）當(dāng)廢棄混凝土的取代率為20%時，試件表面會出現(xiàn)微小裂縫。這是因為隨著取代率的增多，廢棄混凝土所占的比例也就逐漸增多，導(dǎo)致復(fù)合混凝土材料的形成較為困難，從而出現(xiàn)滲水性差。

（2）隨著廢棄混凝土試塊的取代率逐漸增大，即廢棄混凝土所占的比例也逐漸增大，新舊混凝土的融合度有著較大的差異，進而導(dǎo)致復(fù)合混凝土材料的滲水性能差異較大：當(dāng)取代率為20%時，滲水高度是12.9 cm。

（3）當(dāng)廢棄混凝土的取代率從0%增加到20%時，復(fù)合混凝土材料的抗壓、抗折強度也逐漸增大；但當(dāng)取代率超過20%時，復(fù)合混凝土材料的抗壓、抗折強度逐漸降低。

因此，綜合3種試驗結(jié)果，建議再生混凝土中廢棄混凝土的取代率不超過20%。