再生粗骨料替代率对再生混凝土抗压强度的影响

2015-03-08张邵峰朱宝剑郑宇倩郑琪琪嵇道奔

山西建筑 2015年21期

关键词：水灰比试块南通

张邵峰朱宝剑郑宇倩郑琪琪嵇道奔

(南通大学建筑工程学院，江苏南通 226000)

·建筑材料及应用·

再生粗骨料替代率对再生混凝土抗压强度的影响

张邵峰朱宝剑郑宇倩郑琪琪嵇道奔

(南通大学建筑工程学院，江苏南通 226000)

以废弃加气混凝土砌块和废砖块作为再生粗骨料，建立了再生混凝土抗压强度模型，主要研究了其替代率对再生混凝土抗压强度的影响规律，得出的试验结果为相关研究提供了依据。

再生粗骨料，再生混凝土，替代率，抗压强度

0 引言

随着城市建筑设施的新建和更新，我国近几年每年产生的建筑垃圾数量已占到城市垃圾的30%～40%，其中从旧建筑物上拆下来的废弃混凝土占这些建筑垃圾中的一大部分[1-3]。传统的对于废弃混凝土的处理方法不仅费时费力，而且污染环境，对整个社会的经济以及生态效益都造成了消极的影响。

再生混凝土是将废弃混凝土经破碎、清洗、分级后并按一定比例配合水泥和部分天然骨料制成的绿色混凝土。再生混凝土是建筑垃圾进行循环利用的有效途径之一，既节约了天然砂石骨料，又缓解了开采天然骨料而造成的环境破坏。目前，再生混凝土的应用受到诸多因素制约时，如何进一步研制和开发再生混凝土已受到广泛关注。

1 试验

1.1 试验材料

本文研究所使用的细骨料为普通河砂，级配良好；水泥为42.5R普通硅酸盐水泥；搅拌水为南通当地自来水。试验所使用的粗骨料分为天然骨料和再生粗骨料。其中，天然骨料采用的是天然石材加工而成的碎石，骨料粒径为5 mm～20 mm，连续级配；再生粗骨料为南通某工地上随机选取的废弃加气混凝土砌块与废砖，加气混凝土砌块体积密度为500 kg/m3，抗压强度为25 MPa，废砖为MU15等级，经人工破碎后筛分成5 mm～10 mm，10 mm～20 mm，20 mm～30 mm以及30 mm～40 mm四种粒径的再生粗骨料，在下文中加气混凝土碎块记为AAC，粘土砖碎块记为CB人工破碎。

1.2 试验方案

为了研究不同种类再生粗骨料和不同骨料替代率对再生混凝土抗压强度的影响，本试验设计了如下的试验方案：分别选取了0.5与0.55两种水灰比，再生粗骨料替代率分别为0%，20%，40%和60%，再生混凝土抗压强度等级设计为C30。本试验采用普通混凝土配合比的设计方法，并考虑附加用水量[6,7]，按照JGJ 55—2011混凝土配合比设计规程并参考DG/T J08—2018—2007上海市建设规范再生混凝土应用技术规程进行制作。各组混凝土配合比见表1。

1.3 试验过程

按表1中配合比分别制作了替代率为0%，20%，40%以及60%的再生混凝土试块，并进行28 d的标准养护，之后按照标准试验方法进行抗压强度试验，试验设备为JYE-2000型压力试验机。图1为试块加载直至破坏后的破坏形态。

表1 再生混凝土试块的配合比

2 不同再生粗骨料替代率下的混凝土抗压强度

本试验中，普通混凝土和再生混凝土试块的28 d强度测定结果如表2所示。

从表2中可以看出：除了A13组的试块抗压强度未达到C30强度等级要求外，其余各组再生混凝土试块的抗压强度均都达到了C30强度等级要求，验证了用再生粗骨料替代天然粗骨料配置混凝土的可行性。

根据表2中的试验数据，分别绘制了以AAC和CB作为再生粗骨料时，不同替代率对再生混凝土抗压强度的影响曲线，如图2所示。

表2 再生混凝土28 d抗压强度 MPa

通过对图2的分析可知：

1)各替代率下再生混凝土的抗压强度值均小于普通混凝土。随着再生粗骨料替代率的增加，再生混凝土抗压强度值逐渐降低。其原因是：随着替代率的增大，孔隙率增大，骨料吸水率越高，水泥水化不够充分，再生粗骨料与新砂浆之间的粘结较为薄弱，从而使抗压强度降低。

2)在相同替代率下，以AAC为再生粗骨料时，水灰比为0.55的再生混凝土试块比水灰比为0.5的抗压强度提高很多，平均增幅为29.5%；以CB为再生粗骨料时，水灰比为0.55的再生混凝土抗压强度试块比水灰比为0.5的试块也有相应的提高，平均增幅为6.3%。

3 再生混凝土抗压强度模型的建立

由试验数据可知再生粗骨料的替代率是再生混凝土抗压强度重要的影响因素之一，可建立两者之间的一元线性模型：

假设一元模型：y=a+bx。其中，y为再生混凝土抗压强度，MPa；x为再生粗骨料替代率，%；a，b均为待定常数。数据的拟合结果如图3所示。

由图3可知：

1)再生粗骨料混凝土的抗压强度与替代率的线性关系十分明显。

除曲线4外，其他三条曲线拟合的线性相关系数均超过0.86，低水灰比的线性关系更加明显。因此，可采用表3中拟合曲线作为相应水灰比和再生粗骨料替代率下的抗压强度的计算公式，其中x为再生粗骨料替代率。

2)当水灰比从0.5增大到0.55时，再生混凝土的抗压强度提高，但随着再生粗骨料替代率的提高，拟合曲线的斜率增大，说明再生混凝土的抗压强度的下降速度增大。建议再生粗骨料替代率较高时，采用较小的水灰比，以避免再生混凝土抗压强度的大幅度下降。通过分析国内外学者对再生混凝土的研究并结合本次试验可认为：水灰比越大，凝结硬化后蒸发的水越多，混凝土中的孔隙就越多，与粗骨料粘结力越小，水泥石的强度越低，从而使混凝土强度降低，这点也与普通混凝土相似。

表3 再生混凝土抗压强度拟合曲线

从以上分析可知：试验结果较好地反映了再生粗骨料替代率对再生混凝土抗压强度的影响规律，但是抗压强度随水灰比的变化说明替代率不是决定再生混凝土强度的唯一因素。考虑到再生混凝土的离散性较大，以及本试验的误差和条件的局限性，其他因素也会产生相应的影响，例如：再生粗骨料种类、骨料级配、附加用水量等等，有待于进一步从再生混凝土的微观结构入手进行研究。