再生砼抗压强度的试验研究

马 静，王振波，2，王 健

(1.宿迁学院 建筑工程系，江苏宿迁 223800;2.南京工业大学土木工程学院，南京 211800)

0 前言

混凝土的抗压强度与试件的形状尺寸相关，在实际工程中，钢筋混凝土构件的长度常比其截面尺寸大得多，所以混凝土的棱柱体轴心抗压强度能更好地反映混凝土在实际构件中的受力情况。根据大量试验结果的分析，已经得出了混凝土的棱柱体轴心抗压强度与其立方体抗压强度的关系式，而关于再生混凝土立方体抗压强度与轴心抗压强度的相关性鲜见报道。为了推动再生混凝土在实际工程中的推广应用，本文基于国内外大量试验成果，采用掺与不掺减水剂两种配合比，通过改变再生粗骨料的取代率，试验研究了再生混凝土的立方体抗压强度和轴心抗压强度的相关性，并初步探讨了再生混凝土的立方体抗压强度和轴心抗压强度的转换公式。这些工作为推动再生混凝土的进一步研究以及工程应用提供了基础。

1 试验设计

1.1 原材料

1.1.1 天然骨料

本文研究所使用的天然骨料包括石灰石碎石和河砂。天然粗骨料为天然碎石，最大粒径为25mm，级配为连续级配;河砂的细度模数FM=2.6，为中粗砂。

1.1.2 再生粗骨料

再生粗骨料取自宿迁老开发区某工厂地坪，用筛孔直径5厘米的锤式破碎机进行破碎、筛选。取样品，用筛分析法分析经过粗略筛选的再生粗骨料，测得其粒径大小相当于普通二号石子。该批废弃混凝土年代较久，技术资料不详，经回弹实验测得原地坪强度在C21.4左右。本文按照规范GB/T14685-2001［1］要求，将所破碎的再生骨料筛分，如表1所示。再生粗骨料的物理性能指标见表2。

表1 再生粗骨料的级配

表2 再生粗骨料的物理性能指标

1.1.3 其他原材料

本试验水泥均采用PO32.5水泥，存放地点干燥通风，相对密度为3.129/m3，比表面积为321 m/kg;搅拌水为宿迁市普通饮用自来水;所用的外加剂为南京凯迪建材厂生产的FVN-6早强减水剂。

1.2 混凝土的配合比

再生粗骨料混凝土设计标号为C25，鉴于目前再生混凝土还没统一的配合比设计规范，本试验采用天然骨料混凝土的配合比设计方法，按照《混凝土配合比设计规程》JGJ55-2000［2］执行。由于施钟毅等［3］、刑振贤等［4］使用减水剂获得了较好的工作性和抗压强度，所以本文采用两种配合比，一种加减水剂，另一种不加减水剂，以作比较。混凝土的配合比见表3和表4所示。

1.3 试件制作

混凝土搅拌采用二次投料法即水泥裹砂石法:先将全部的石子、砂和70%的拌和水投入搅拌机，拌和10～20秒，使骨料湿润，再投入全部水泥搅拌30秒左右，然后加入30%拌和水再搅拌60秒左右即可。有外加剂时，外加剂与水泥同时投入。

表3 混凝土的配合比(不掺外加剂)

试件在试验室制作，采用60L搅拌机搅拌，振动台振动成型，试件成型自然养护24h后拆模，在标准养护条件下至28d后进行试验。混凝土立方体抗压强度、轴心抗压强度按照《普通混凝土力学性能试验方法标准》(GB/T50081-2002)［5］进行测试。立方体抗压强度所用试件尺寸为150mm×150mm×150mm，棱柱体轴心抗压强度所用试件尺寸为150mm×150mm×300mm。为了减小浇筑因素的影响，把每3个立方体试块和3个棱柱体试块分为1组浇筑，每组3个立方体试块测试1个立方体抗压强度，3个棱柱体试块测试对应的1个棱柱体轴心抗压强度。

表4 混凝土的配合比(加水泥用量的0.5%的减水剂)

2 试验结果和分析

2.1 试验结果

从试验的现象来看:

(1)无论再生粗骨料掺入量的多少，再生混凝土最终破坏形态和基准混凝土比较相似，基准混凝土破坏前没有任何预兆，再生混凝土有少许变形，变形随着再生骨料的增多而增大。说明再生混凝土与相同配合比的普通碎石混凝土相比，脆性降低，韧性增强。

(2)再生混凝土试块的破坏断面主要是粗骨料与水泥浆界面，天然粗骨料被劈裂的情况较少，再生混凝土的破坏基本上均是粗骨料和水泥凝胶体面之间的粘结破坏，表明再生骨料有足够的强度，再生混凝土的破坏主要是界面破坏。

据混凝土结构试验规范，以测试的三个试件测值的算术平均值作为该组试件的抗压强度值(精确至0.01MPa)。如果三个测定值中的最小值或最大值中有一个与中间值的差异超过中间值的15%，则把最大值和最小值一并舍弃，取中间值作为该组试件的抗压强度值。如果最大值和最小值与中间值相差均超过15%，则此组试验作废。试验结果见表5。注:fc

表5 主要试验结果

续表5

0为棱柱体轴心抗压强度试验值;fcu0为立方体抗压强度试验值。

2.2 立方体抗压强度与棱柱体轴心抗压强度的关系

本文的普通混凝土试验值和的比值大致在0.73～0.78范围内变化，强度高的比值大些，再生混凝土试验值和的比值大致在0.60～0.73的范围内变化，比相同条件下的普通混凝土试验值比值偏低，同样是强度高的比值大些，掺入减水剂对其影响很小。再生粗骨料取代率为30%时的变化范围为0.69～0.73;再生粗骨料取代率为50%时，fc0/fcu0的变化范围为0.65～0.69;再生粗骨料取代率为 100%时，

的变化范围为0.60～0.63。可得相同条件下，混凝土轴心抗压强度与立方体抗压强度的比值随着再生粗骨料取代率的增加而减小。

2.3 轴心抗压强度计算公式

普通混凝土规范给出了立方体抗压强度与棱柱体轴心抗压强度关系的公式:

式中:fcu—立方体抗压强度;

fc—棱柱体轴心抗压强度。

根据试验结果，再生混凝土轴心抗压强度与立方体抗压强度之间的关系如图1所示。由图1可见，再生混凝土试验值和的比值大致成一条直线，通过对试验数据进行统计回归，可较好地用下列线性公式表示:

式中:f＇cu—再生混凝土立方体抗压强度;

f＇c—再生混凝土棱柱体轴心抗压强度。

上式的线性相关系数为0.9925，符合较好。

图1 再生混凝土轴心抗压强度与抗压强度的关系

3 结论

在掺与不掺减水剂两种配合比下，通过调整再生粗骨料取代率，根据再生混凝土的立方体抗压强度和轴心抗压强度的试验结果，研究了再生混凝土的立方体抗压强度和轴心抗压强度的相关性，并初步探讨了再生混凝土的轴心抗压强度计算公式，得出以下结论:

(1)再生混凝土轴心抗压强度比相同条件下的普通混凝土轴心抗压强度偏小，且随着再生粗骨料取代率的增加而减小，减水剂对其影响不明显;

(2)通过对试验数据进行一元线性回归，初步探讨了再生混凝土轴心抗压强度的计算方法;

(3)由于再生粗骨料来源及其质量的离散性，再生混凝土轴心抗压强度与立方体抗压强度的定量关系还需大量试验研究。

［1］国家质量监督检验检疫总局.GB/T14685-2001，建筑用卵石、碎石［S］.北京:中国标准出版社，2001.

［2］中国建筑科学研究院.JGJ55-2000，普通混凝土配合比设计规程［S］.北京:中国建筑工业出版社，2001.

［3］施钟毅，李阳.生混凝土的试验研究与工程应用［J］.粉煤灰，2004(4):3-4.

［4］刑振贤，王晓蕾，赵玉青，等.正交设计选择粉煤灰再生混凝土最佳配合比［J］.低温建筑技术，2004(1):4-5.

［5］中华人民共和国建设部.GB/T50081-2002，普通混凝土力学性能试验方法标准［S］.北京:中国建筑工业出版社，2003.

［6］中华人民共和国建设部.GB50010-2002，混凝土结构设计规程［S］.北京:中国建筑工业出版社，2003.