再生粗骨料混凝土抗压性能试验研究

王新建，张兴华

(商丘师范学院建筑与土木工程学院，河南商丘476000)

随着我国城市化建设进程加快，产生了大量的建筑垃圾，其中废旧混凝土约占1/3［1］.目前处理建筑垃圾基本采用填埋或堆放的方法，造成了环境污染和资源浪费.而另一方面，随着我国经济建设飞速发展，基础建设规模加大，建筑材料需求量大幅上升，甚至面临短缺，凸显了建筑业可持续发展与资源浪费的矛盾.建筑垃圾的再利用既可以处理建筑垃圾，又能够就地取材重复利用，达到保护环境和降低成本的目的.再生混凝土因其具有环境效益和经济效益而得到了大力推广，国外的相关研究进行的较早，并出台了再生混凝土规范，再生骨料得到大量应用.我国近年来对再生混凝土进行了各种研究［2－6］，成果越来越丰富，但仍有很多方面需要补充和深化.本文拟研究再生粗骨料的来源及其原始强度以及再生粗骨料替代率对再生混凝土抗压强度的影响，为再生混凝土性能研究提供理论参考.

1 试验设计

1.1 原材料选取

为了使研究更接近实际情况，对比再生粗骨料来源混凝土原始强度对再生混凝土强度的影响，本研究采集了三种废弃混凝土:商丘市天成家园改造项目拆除的废旧建筑中框架梁、商丘师范学院扩建项目拆除的混凝土路面和材料试验用过的混凝土试件.由于再生粗骨料级配对再生混凝土强度有很大影响［7］，废旧混凝土均经人工破碎后筛分，取各类粗骨料粒径范围4.75－31.5 mm，级配曲线类似，同时选取天然粗骨料配制混凝土以便于对比.其基本特性如表1、表2所示.

1.2 试件制备

本试验选用42.5级水泥，基本性能指标见表3.拌合用水为自来水，细骨料采用本地天然河沙，过筛取4.75 mm以下粒径.

为便于对比，试块全部按照C30强度等级配制，且使用相同的配合比.由于目前没有专门的再生混凝土配合比标准，采用普通混凝土混凝土配合比设计规程［8］试配.试件编号N－0表示全部使用天然粗骨料制备的试件，R1－30表示用编号为R1的再生粗骨料制备的试件，再生粗骨料取代率为30%.R3－1－30表示用编号为R3－1的再生粗骨料制备的试件，再生粗骨料取代率为30%，余类推.试件配合比设计见表4(以编号为R1的粗骨料配合比为例，余类推).试件制作时采用同一容量为50 L的搅拌机，二次投料法拌合，所有试件由同一班组一批制作完成，试件尺寸为100 mm×100 mm×100 mm，共26组78块试件，试件成型24 h后拆模，标准养护.

表1 粗骨料来源及其基本特征

表2 粗骨料基本特性

表3 42.5级水泥的性能指标

表4 混凝土配合比设计

2 试验分析

2.1 试验方法和结果

试件养护28 d后取出，统一按照普通混凝土力学性能试验方法标准［9］进行试验.试验过程发现再生混凝土破坏形态与普通混凝土类似，其破坏面主要是粗骨料界面，未发现再生粗骨料破坏，破坏基本发生在再生粗骨料和水泥胶凝体间的粘结面上.试压过程中均未出现无效试验结果，取三个试验值的平均值作为试件抗压强度值.经换算后，天然混凝土试件抗压强度为35.8 Mpa，再生粗骨料混凝土试件的试验结果如表5所示.

表5 再生混凝土试件抗压强度试验结果 /(Mpa)

2.2 试验分析

从表5中数据可以判断，再生粗骨料混凝土的抗压强度均低于天然粗骨料混凝土，其主要原因是由于再生粗骨料表面附着有废旧水泥砂浆，并且在破碎采集粗骨料过程中原胶结面遭到破坏，形成了薄弱环节，浇注再生混凝土时这些微小创面没有被新的胶凝体填充，再次受压时破坏先从原微创面发生，导致强度降低.再生粗骨料混凝土抗压强度与粗骨料取代率之间没有固定的联系，可见取代率对抗压强度影响较小，无论取代率大小，均能达到试配强度，说明应用再生粗骨料生产普通混凝土是科学可行的.从表5还可以看到，再生粗骨料来源对再生混凝土抗压强度有一定影响，原始混凝土强度低，质量较差时配制的再生混凝土强度整体较低，如R2再生骨料配制的混凝土.原始混凝土强度较高，质量较好的再生粗骨料配制的再生混凝土强度相对较高，如用编号为R1和R3－3的再生粗骨料配制的混凝土.

3 结论

(1)用再生粗骨料配制混凝土抗压强度普遍低于天然骨料混凝土，但可以达到普通强度等级.原始混凝土的质量情况和强度等级对再生混凝土抗压强度有一定影响，用质量好强度高的原始混凝土再生的粗骨料配制混凝土，其相应抗压强度相对较高，而由质量较差强度较低的原始混凝土得到的再生粗骨料配制的混凝土抗压强度相对较低.

(2)对单一再生粗骨料品种而言，再生粗骨料替代率对再生混凝土抗压强度有一定的影响，全部使用单一粗骨料配制混凝土时其抗压强度相对较高，混合骨料配制的混凝土抗压强度稍有降低，整体差异不大.

(3)用再生粗骨料配制高强度混凝土及其力学性能等方面有待于进一步研究.

［1］刘婷婷，张涛.再生混凝土研究现状与存在的问题［J］.山东建材，2005(4):58－60.

［2］王军强.受氯侵蚀高性能混凝土结构耐久性模拟实验［J］.建筑结构，2005(4):25－27.

［3］陈德玉，刘来宝等.不同因素对再生混凝土抗冻性的影响［J］.武汉理工大学学报，2011，33(5):54－58.

［4］王文仲，郑秀梅等.寒冷地区再生混凝土抗冻性能试验研究［J］.混凝土，2012(10):30－35.

［5］肖建庄.再生混凝土［M］.北京:中国建筑工业出版社，2008.

［6］李秋义，全洪珠.再生混凝土性能与应用技术研究［M］.北京:中国建筑工业出版社，2010.

［7］石建光，许岳周.再生混凝土骨料级配对混凝土强度的影响研究［J］.中国科技论文在线，2006，11，6.

［8］中国建筑科学研究院.JGJ55－2011普通混凝土配合比设计规程［S］.北京:中国建筑工业出版社，2011.

［9］中国建筑科学研究院.GB/T50081－2002普通混凝土力学性能试验方法［S］.北京:中国建筑工业出版社，2003.