废弃料再生混凝土抗压强度试验研究

王利夫，王正中

（1.西北农林科技大学水利与建筑工程学院，陕西杨凌712100；2.汉中市河道管理处，陕西汉中723000）

废弃料再生混凝土抗压强度试验研究

王利夫1,2，王正中1

（1.西北农林科技大学水利与建筑工程学院，陕西杨凌712100；2.汉中市河道管理处，陕西汉中723000）

废弃混凝土在建筑垃圾中占有很大比例，一般达到55%-65%，对废弃混凝土循环再利用进行研究，不仅可以保护环境、节约土地，还可以降低建设成本。通过试验，研究水灰比0.55时再生粗骨料不同取代率下的混凝土抗压强度的特征及分布规律。分析试验结果表明：在水灰比0.55条件下，再生混凝土抗压强度随着废弃料粗骨料取代率的增大呈现先增大后减小的趋势；当粗骨料取代率50%时，再生混凝土的抗压强度最接近普通混凝土。

循环利用；再生粗骨料；取代率；抗压强度；特征规律

1 前言

随着我国建筑业的蓬勃快速发展，废旧建筑物的拆迁数量也是不断增加，据统计每一年产生超过4000万吨[1]的建筑垃圾。这些建筑垃圾中废弃混凝土和报废的混凝土构筑物的比例一般达到55%-65%。目前，对于废弃混凝土的处理我国一般采用两种方式：一是作为建筑垃圾直接运往郊外堆放或者填埋，这种方式既占土地资源又造成环境污染和生态破坏；二是作为回填材料或者砌体材料使用，这种处理方式可行但使用数量和范围很有限。故而，对废弃混凝土的循环再利用研究就具有较强的必要性和重大的现实意义。

我国再生混凝土的研究虽然起步较晚，但近些年发展速度较快。国内专家学者主要通过试验研究，提出建筑废料再利用制造再生混凝土，并把普通混凝土作为参照物，探讨再生混凝土的相关性能，并取得了一些成果。张亚梅等[2]通过试验对比普通混凝土与再生混凝土的强度，发现在水灰比合适的情况下再生混凝土的抗压强度比普通混凝土还要高。顾荣军[3]根据所含的杂质不同将废弃混凝土分为4类，并研究了不同种类的废弃混凝土在工程建设中的应用。周静海[4]通过对再生混凝土进行单轴抗压试验，提出当掺入再生骨料的比例合适，再生混凝土柱的承载能力基本上满足结构要求，与普通混凝土柱承载能力大小基本一致，完全可以用作结构构件。杨青[5]研究了再生粗骨料在不同吸水率情况下对再生混凝土力学性能的影响。试验表明，再生粗骨料的吸水率一般大于天然级配粗骨料，再生粗骨料的用量递增时，再生混凝土的粘聚性和保水性有较明显的提高，但是和易性会变差。王璇[6]等研究了再生混凝土梁的抗弯、承载力等力学性，并指出了应用的可能性。

由上述情况，可以看出我国目前对再生混凝土的研究大多侧重其抗压性能和弹性模量等方面。然而，由于废弃混凝土来源、性状不同，导致制备的再生混凝土基本力学性能指标差异也较大。在废弃混凝土再利用研究中，再生混凝土的抗压强度是不可或缺的重要基本参数，也是对再生混凝土结构的可靠性和安全性分析评价的重要参数[7]。显然，再生粗骨料混凝土和普通混凝土的抗压强度有明显差异。本文以拆除路面C25混凝土破碎筛分后作为部分粗骨料配置的再生混凝土为研究对象，研究0.55水灰比条件下，再生粗骨料取代率0，25%，50%，75%，100%的再生混凝土抗压强度的主要变化特征及分布规律，为今后再生混凝土研究和一般使用提供参考。

2 试验方案

2.1 试验材料

（1）天然骨料。试验所使用的天然骨料为连续级配的碎石和黄砂。碎石最大粒径为20 mm，碎石的含水率为0.45%。砂为普通黄砂，细度模数为2.75，砂的含水率为2.7%，堆积密度为1473 kg/m3。

（2）再生骨料。由某路面拆除混凝土块状物破碎加工而成，经核实该废弃混凝土标号为C25，压碎指标15.3%，粒径筛分选为5～10 mm、10～15 mm、15～20 mm、20～25 mm四种，参考《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》（JGJ52-2006），分别测定了天然粗骨料及再生粗骨料的基本物理性能，结果如表1所示。

表1 试验粗骨料的基本物理性能

（3）其他材料。本试验采用海螺牌32.5的普通硅酸盐水泥，其表观密度为3100 kg/m3，本试验再生混凝土拌合物采用自来水。

2.2 试验仪器与方法

试验主要设备为无锡生产的YE－2000D液压式万能试验机，最大量程为2000 kN。试验操作步骤参考《普通混凝土力学性能试验方法标准》（GB/T50081－2002）进行。

2.3 再生混凝土配合比

本试验采用0.55水灰比，再生粗骨料以0、25%、50%、75%、100%的取代率代替天然骨料，每种取代率制作1组（3个）试块。由于目前再生混凝土没有规范的配合比设计标准，本试验参照《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ55－2011)[8]设计配合比，0.55水灰比的配合比设计如表2所示。再生混凝土试块制备后，在标准条件下养护28 d进行试验。

表20 .55水灰比混凝土试块的配合比

2.4 试块制作与养护

试验中首先利用搅拌机（50L）对混凝土拌合物进行搅拌，直至拌合物达到和易性要求，随后将拌合物装入标准钢模（150 mm×150 mm×150 mm），并借助于振动台振实、成型。静置24 h后，进行拆模并编号。而后放置试块于标准室养护内，28 d后取出进行抗压强度试验。

3 试验结果与分析

3.1 试块破坏加载过程

对照普通混凝土抗压强度试验方法，对再生混凝土试块进行抗压强度试验并观察其破坏过程。加载前，试块表面平整，无明显裂缝。随着加载增加，再生混凝土试块在受压而逐渐形变，出现局部裂隙，且方向垂直。当加荷速度均匀，以每秒钟0.3～0.5MPa增加时，裂缝逐渐向里发展，当荷载达到试块的极限荷载时，混凝土试块将发生破坏。

3.2 抗压强度计算

通过对养护28 d混凝土试件进行抗压试验，记录每个试件的破坏荷载。依据国家规范《混凝土强度检验评定标准（GB/T 50107-2010）》[9]计算立方体试件抗压强度。计算公式如下：

式中：fcc为抗压强度，MPa；F为试件破坏荷载，N；A为试件承压面积，mm2。

3.3 强度值的确定原则

依据上述实验方法并通过计算得出各混凝土试件的抗压强度，并按照以下原则确定试件强度值：（1）某组试件的强度值取为各试件强度测试值的算术平均值。（2）三个测试值中若其极大与极小值与中值的差值其中任意一个超过15%时，则舍去两极值，保留中值作为该组时间抗压强度测试值。（3）若两极值与中间值的差值均超过15%时，舍弃该组实验结果。

表30 .55水灰比抗压强度试验结果

3.4 抗压强度试验结果

试块经过28天的标准养护，将水灰比为0.55的混凝土试块在万能试验机进行加载试验，记录不同取代率试块的抗压强度值，如表3所示。并绘制0.55水灰比下粗骨料的取代率与抗压强度关系图，如图1所示。

由图1可以看出，当水灰比为0.55时，再生混凝土试件抗压强度随粗骨料取代率的增加，抗压强度平均值总体呈先增大后减小趋势。即当取代率为25%-50%，抗压强度明显增大；当取代率为50%～100%时，抗压强度随着取代率的增大而降低。总体来说，抗压强度总体维持在25 MPa到35 MPa之间。同时，通过对测试过程分析可见再生骨料与新砂浆之间粘结较弱是导致再生抗压强度降低的主要原因[9]。

图10 .55水灰比的混凝土抗压强度折线图

4 结论

本文以路面C25废弃混凝土为试验材料，研究了0.55水灰比情况下不同粗骨料取代率C25再生混凝土的抗压强度试验。主要得到以下结论：

（1）在水灰比为0.55时，当取代率为25%-50%，抗压强度明显增大；当取代率为50%-100%时，抗压强度随着取代率的增大而降低。由其总体变化可分析得出，随着粗骨料取代率的增加再生混凝土抗压强度呈现先增大后减小的趋势。

（2）混凝土的抗压强度受再生粗骨料取代率变化的影响较为明显。当再生粗骨料取代率接近50%时，再生混凝土的抗压强度与普通混凝土较为接近。

[1]马嵘.再生混凝土在生态建筑中的意义[J].混凝土，2003(10)：1-7.

[2]张亚梅，秦鸿根，孙伟，郝东明，宁钟再生混凝土配合比设计初探[J].混凝土与水泥制品，2002(1)：7-9.

[3]顾荣军，耿欧，袁江，高飞剑.再生骨料的生产技术研究[J].混凝土与水泥制品，2006(1)：16-18.

[4]周静海,杨永生,焦霞.再生混凝土柱轴心受压承载力研究[J].沈阳建筑大学学报(自然科学版).2008(04)

[5]杨青.再生骨料的吸水率对再生混凝土物理力学性能的影响研究[D].浙江大学，2011.

[6]王璇.再生混凝土梁受弯性能研究[J].黑龙江科技信息，2017（5）：20-23.

[7]李佳彬，肖建庄，黄健，等.再生粗骨料取代率对混凝土抗压强度的影响[J].建筑材料学报，2006，9(3)：297-301.

[8]肖建庄，李佳彬，孙振平.回弹法检测再生混凝土抗压强度研究[J].四川建筑科学研究，2004，30(4)：51-54．

[9]混凝土强度检验评定标准（GB/T 50107-2010）[S].中国建筑工业出版社，2010.

[10]王江，薛燕飞，周辉.再生混凝土抗压强度研究[J].混凝土，2006，28 (7)：47-49.

Experimental Study on Compressive Strength of Waste Material Recycled Concrete

Wang Lifu,Wang Zhengzhong
（College ofwater resources and architectural engineering,Water Northwest A&F UniversityYangling712100,Shaanxi; HanzhongRiver Management Office Hanzhong723000,Shaanxi）

Waste concrete for construction waste occupies a large proportion,generally 55%to 65%.The article is based on studying waste concrete recycling,not only can protect the environment,save the land,but also can reduce construction costs.Through the experiment,the characteristics and distribution regularity of concrete compressive strength under different substitution rates of recycled coarse aggregate at 0.55 were studied.The results showthat the compressive strength of recycled concrete increases with the increase of the ratio of coarse aggregate of waste material under the condition of water-cement ratio of0.55.When the ratioofcoarse aggregate is 50%.The compressive strength ofrecycled concrete is closest toordinary concrete.

Recycling utilization,recycled coarse aggregate,substitution rate,compressive strength and characteristics and regualtion

无

无

1673-9000（2017）04-0063-03

2017-04-15

高小芳（1985-），女，山西吕梁人，工程师主要从事水利规划工作。