再生粗骨料对再生混凝土物理力学性质的影响

2014-02-24宁海龙

建材发展导向 2014年1期

摘要：为了研究再生粗骨料以及水灰比对再生混凝土物理力学性能的影响，利用室内试验对再生混凝土和常规混凝土进行了诸多的物理力学试验并进行比对。结果表明：再生混凝土抗压强度和劈裂抗拉强度随着再生粗骨料置换率的增加先增大再减小。开发再生粗骨料置换率为100%的混凝土是可行的。随着再生粗骨料置换率的增大，混凝土干缩率逐渐增加，但增加的幅度对再生混凝土影响不大。再生混凝土28d强度与水灰比呈线性关系，相关系数R=0.98763。

关键词：再生粗骨料；水灰比；优化配合比；再生混凝土；物理力学性能

1 绪论

目前，再生混凝土技术是世界各国共同关心的课题，已成为国内外工程界和学术界关注的热点和前沿问题之一。再生混凝土是用旧建筑物上拆下来的废混凝土碎块作粗骨料，加入水泥砂浆拌制的混凝土。再生混凝土技术能够从根本上解决废弃混凝土的出路问题，还可以节省天然骨料资源。随着再生混凝土材料的研究和应用时间的不断深入，已经作为一种常用的建筑材料，应用于越来越多的结构中，具有显著的社会效益、经济效益和环境效益，符合可持续发展的要求。

本文的主要目的是通过试验研究再生粗骨料、水灰比以及配合比对再生混凝土物理—力学性能的影响，从而为我国绿色生态建设工程提供理论支撑和技术指导。

2 再生粗骨料对再生混凝土性能的影响

2.1 再生粗骨料对再生混凝土强度的影响

再生粗骨料对再生混凝土强度的影响可以通过粗骨料的置换率的试验来进行研究，本论文主要研究粗骨料单一因素的影响，因此采用天然砂作为再生混凝土的细骨料。水灰比和砂率分别确定为0.4和40%。采用强度为42.5的普通硅酸盐水泥。再生混凝土经28天养护之后的物理力学性能用折线图表示，如图2.1、图2.2所示。从图2.1、2.2中可以看出：

2.1.1 随着再生粗骨料置换率的增加，再生混凝土抗压强度逐渐增大。再生混凝土抗压强度在粗骨料置换率为60%左右时达到最大值，其值相当于普通混凝土抗压强度的1.1125倍，在置换率达到60%之后，抗压强度值开始降低。再生粗骨料的置换率达到100%时，再生混凝土的抗压强度值为常规混凝土抗压强度的0.96倍。可见，即使采用全部再生粗骨料作为再生混凝土的粗骨料时，再生混凝土抗压强度仅略低于常规混凝土。所以，采用置换率为100%的粗骨料来配置再生混凝土是可以实现的。

图2.1 再生混凝土的抗压强度

图2.2 再生混凝土劈裂抗拉强度

2.1.2 随着再生粗骨料置换率的增加，再生混凝土劈裂抗拉强度逐渐增大。再生混凝土劈裂抗拉强度在粗骨料置换率为60%左右时达到最大值，其值相当于普通混凝土抗压强度的1.249倍，在置换率达到60%之后，抗压强度值开始降低。再生粗骨料的置换率达到100%时，再生混凝土的抗压强度值为常规混凝土抗压强度的1.17倍。因此，再生粗骨料有利于提高再生混凝土的劈裂抗拉强度。

2.2 再生粗骨料对再生混凝土干缩性的影响

根据普通混凝土耐久性能试验方法（GBJ82-85）中混凝土干缩试验的要求进行再生混凝土干缩试验，混凝土干缩率与再生粗骨料含量及龄期的关系如图2.3所示，其中水灰比和砂率分别确定为0.4和40%。从图2.3可以看出：

图2.3 再生混凝土的干燥收缩率

2.2.1 混凝土干缩率随着再生粗骨料置换率的增大逐渐增加。在其他条件相同时，混凝土干缩率由粗骨料和旧砂浆的收缩率来决定。由于大量的旧砂浆存在于再生粗骨料中，因此再生粗骨料的收缩率远高于天然骨料。因此，再生粗骨料混凝土的干缩率也会高于常规混凝土，并且随着再生粗骨料置换率的增加，再生混凝土干缩显著增大。

2.2.2 再生粗骨料混凝土的干缩率随龄期的增长而增加，早期干缩率增加快，后期干缩率增长较慢。

2.2.3 再生粗骨料置换率在60%时，混凝土干缩率增加约15%。再生粗骨料置换率为100%时，干缩率约增加20%，对再生混凝土影响不大。

3 水灰比对再生混凝土强度的影响

为了研究水灰比对再生混凝土强度的影响，采用不同水灰比对再生粗骨料混凝土进行强度对比试验。水灰比和砂率分别确定为0.4和40%。水灰比与其所对应的再生混凝土强度值见图3.3所示。从图2.4以看出：

3.1 水灰比与其所对应的再生混凝土强度值呈现出线性关系

经线性回归分析得，再生混凝土28天强度与水灰比间的公式及相关系数如式（3-1）所示：

（3-1）

图3.1 抗压强度与水灰比关系

式中：T一混凝土28d龄期抗压强度，MPa；W/C一混凝土的灰水比。

相关系数R=0.98763，这说明再生混凝土28天强度与水灰比的直线关系是密切相关的。

3.2 公式（3-1）的应用

3.2.1 当采用水泥的强度及水灰比已知时，能够计算出再生混凝土在标准状况下养护28天能够达到的强度。