再生混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)研究

　　混凝土強(qiáng)度往往會直接關(guān)系到建筑結(jié)構(gòu)的安全性，以下是小編搜集整理的一篇探究再生混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)的論文范文，供大家閱讀參考。

　　摘要：采用經(jīng)過破碎、篩分處理的建筑垃圾作為混凝土的再生粗骨料，代替天然粗骨料配制了C20級再生混凝土。再生骨料的取代率設(shè)計(jì)為0、35%、65%、100%，進(jìn)行了混凝土的抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，并探討了摻入粉煤灰對其抗壓強(qiáng)度的影響。抗壓強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)在標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)28 d，在萬能壓力試驗(yàn)機(jī)下測其強(qiáng)度，通過C20級再生混凝土28 d的抗壓試驗(yàn)研究，得出了C20級再生混凝土的抗壓強(qiáng)度會隨再生骨料取代率的增大而降低，粉煤灰可以減少水泥用量但對抗壓強(qiáng)度影響不大的結(jié)論。

　　關(guān)鍵詞：再生粗骨料;混凝土;取代率;強(qiáng)度

　　1引言

　　近年來，隨著城市建筑更新改造規(guī)模增大和自然災(zāi)害的影響，產(chǎn)生的建筑垃圾量越來越大。以前建筑垃圾只是單純的作為回填材料或露天堆放，處理方式單一，容易造成環(huán)境污染。前者從一定程度上來說沒有充分利用和回收資源，后者則占用緊缺的土地資源，污染環(huán)境。我國每年產(chǎn)生的建筑垃圾總量約為35.5億t，約占城市垃圾的40%。可是我國僅有不到5%的資源化率，遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國家95%的平均資源化率。我國制定了《混凝土用再生粗骨料》 (GB/T25177-2001)、《混凝土和砂用再生細(xì)骨料》(GB/T25176-2001)兩部國家標(biāo)準(zhǔn)。這些規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)保證了再生骨料應(yīng)用的質(zhì)量，使得再生骨料更廣泛的運(yùn)用于建設(shè)之中。再生骨料的應(yīng)用可以解決天然石材資源枯竭、建筑垃圾污染環(huán)境和占用土地資源等問題。因?yàn)樵偕�骨料原材料的時間和空間上存在差異性，需要對再生骨料混凝土的性能作具體的研究[2]。

　　2試驗(yàn)概況

　　2.1實(shí)驗(yàn)材料

　　水泥為普通硅酸鹽水泥(三峽P・C32.5);沙子為天然粗砂，天然粗骨料為卵石，再生粗骨料為實(shí)驗(yàn)室廢棄的C40-C50混凝土試塊，經(jīng)人工破碎為粒徑4.5～20 mm的碎塊，用4.5 mm的篩子篩分得到粒徑大于4.5 mm的碎塊。然后再用20 mm的篩子篩分得到粒徑為4.5～20 mm的連續(xù)級配[2]。 按照《普通混凝土用碎石或卵石質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及檢驗(yàn)方法》(JGJ53―92)分別測得再生骨料堆積密度為 1190 kg/m3，表觀密度為2640 kg/m3，壓碎指標(biāo)為16.2%，吸水率為5.6%。

　　2.2配合比設(shè)計(jì)

　　本試驗(yàn)參照《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》CECS207∶2006、《高性能混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》JGJ55―2011，配置C20級混凝土，再生粗骨料取代率分別取 0%，35%，65%，100%，分別設(shè)計(jì)了再生粗骨料不同取代率和有無粉煤灰對試塊的力學(xué)性能的影響。配合比為水泥∶砂∶粗骨料∶水=333∶511.1∶1285.9∶180，水灰比為0.54;摻粉煤灰的再生混凝土配合比為水泥∶粉煤灰∶砂∶粗骨料∶水=320∶80∶507∶1183∶180，水灰比為0.56。1 m3材料用量見表1。

　　在試驗(yàn)過程中再生粗骨料的吸水率和吸水速率都要高于天然骨料，按照普通混凝土配合比設(shè)計(jì)的再生混凝土，必須要增加用水量才能滿足工作度要求。在相同單位用水量下，隨著再生骨料取代率的增加，就會使混凝土的坍落度逐漸變小，流動性變差，但保水性和粘聚性較好。由于再生骨料表面粗糙和孔隙率大使得其吸水率大，拌合混凝土的流動性差。再生骨料表面粗糙，增加了拌合和澆筑時的摩阻力，所以再生混凝土比普通混凝土的保水性和粘聚力好[3]。

　　3試驗(yàn)結(jié)果與分析

　　按照《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法》(GB/T50081-2002)測抗壓強(qiáng)度。本試驗(yàn)采用的混凝土試件尺寸為100 mm ×100 mm ×100 mm，成型后在標(biāo)準(zhǔn)條件(溫度20士3 ℃，相對濕度90%以上)下養(yǎng)護(hù)28 d。從養(yǎng)護(hù)箱中取出混凝土試樣，將表面清理干凈，檢查其外觀，將試塊放在試驗(yàn)機(jī)的下壓板或墊板上，試塊的承壓面應(yīng)為成形時與頂面垂直的面，試件中心對準(zhǔn)試驗(yàn)機(jī)的下壓板中心，啟動試驗(yàn)機(jī)，當(dāng)上壓板快要接觸試塊時，調(diào)整球座使兩者均衡的接觸，加荷速度為0.3～0.5 MPa/S，直至試樣破壞，記下最大荷載F。試驗(yàn)結(jié)果見表2和圖1。

　　3.1再生骨料吸水率的影響

　　再生粗骨料比天然骨料的吸水率高，吸水率對再生混凝土的強(qiáng)度有較大的影響�；炷�土加水拌和后，再生骨料大量吸水，使水泥漿體中實(shí)際水灰比降低。低強(qiáng)度混凝土的水灰比變化對強(qiáng)度的影響較為敏感。吸水率隨再生骨料摻量增大而增大，使得水泥漿體中的實(shí)際水灰比降低，隨著實(shí)際水灰比的降低會影響再生混凝土的流動性，但再生混凝土的抗壓強(qiáng)度有所提高。在再生混凝土中，再生骨料表面的水泥砂漿與新拌合的水泥砂漿的彈性模量相似，加強(qiáng)了骨料與漿體間的界面結(jié)合。

　　3.2粉煤灰的影響

　　粉煤灰對普通混凝土早期強(qiáng)度形成不利，但是粉煤灰粒徑較細(xì)(粒徑1～100 um)能填充水泥顆粒和再生骨料間大量的空隙，使得混凝土更加的密實(shí)。摻粉煤灰后的再生混凝土28 d強(qiáng)度與原混凝土抗壓強(qiáng)度相差不大。同時水泥水化產(chǎn)物中的Ca(OH)2會與粉煤灰中的活性SiO2和活性AL2O3反應(yīng)，生成具有膠凝性能的水化物從而增強(qiáng)混凝土的粘結(jié)力，它們和水泥硬化漿體結(jié)合十分牢固，使得混凝土后期強(qiáng)度有較快的提升。粉煤灰是火力發(fā)電廠燃燒煤后的工業(yè)廢渣，價格便宜，可以有效減少水泥的用量，是一種環(huán)保型材料，應(yīng)該推廣使用。

　　3.3再生骨料親水性的影響

　　再生骨料具有親水性，在混凝土拌合時快吸水，當(dāng)新的水泥顆粒進(jìn)入再生骨料表面的微裂縫時，接觸面增大使水化更加充分，形成致密的界面結(jié)構(gòu)。界面結(jié)構(gòu)加強(qiáng)在一定程度上補(bǔ)償因?yàn)樵偕�骨料�?qiáng)度較低而導(dǎo)致的再生混凝土性能的劣化。此外，因?yàn)樵偕�骨料表面粘附水泥砂漿，使其粗糙度和與膠凝材料的粘結(jié)比天然骨料高很多。由于再生骨料的性能被優(yōu)化，強(qiáng)度能得到一定的提高。

　　3.4試驗(yàn)結(jié)論 　　通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出再生混凝土的抗壓強(qiáng)度隨粗骨料的取代率的增長而下降，同時再生骨料替換率越高強(qiáng)度下降的越快。且摻一定量的粉煤灰對再生混凝土的強(qiáng)度的影響不大，但可以有效減少水泥的用量。隨再生骨料取代率的增大，其吸水性、親水性和粉煤灰的活性效應(yīng)越明顯，再生混凝土結(jié)構(gòu)的抗壓強(qiáng)度的提高也就越大。

　　4再生混凝土應(yīng)用中存在的問題

　　4.1強(qiáng)度問題

　　混凝土強(qiáng)度往往會直接關(guān)系到建筑結(jié)構(gòu)的安全性，影響再生混凝土強(qiáng)度的因素有再生骨料的礦物組成、吸水性、孔隙率、加工方法、級配、內(nèi)部裂紋和再生混凝土新舊界面的粘結(jié)力[5]。當(dāng)前對再生混凝土強(qiáng)度機(jī)理有兩種不同的解釋，一是再生粗骨料的強(qiáng)度比天然骨料強(qiáng)度低且隨廢料的強(qiáng)度影響比較大;機(jī)械破碎過程中對骨料有一定的損傷，混凝土塊中骨料和水泥漿體的粘結(jié)力下降致使強(qiáng)度降低。其二是再生骨料與新拌水泥漿之間的相容性較好，在一定程度上改善了界面的性能;再生骨料吸水率高等特點(diǎn)可以提高再生混凝土的強(qiáng)度。

　　目前再生混凝土應(yīng)用在實(shí)際工程中不多，主要應(yīng)用于試驗(yàn)研究，大部分人對再生混凝土的強(qiáng)度是否能達(dá)標(biāo)持懷疑態(tài)度，可信度不高。同時，缺少相應(yīng)的規(guī)范，技術(shù)規(guī)程和沒有形成相對成熟的系統(tǒng)，是再生混凝土應(yīng)用比較緩慢的原因。

　　4.2收縮大的問題

　　再生骨料比天然骨料的顆粒棱角多，包含著較多的硬化水泥砂漿，且原混凝土孔隙率較大，破碎時內(nèi)部會產(chǎn)生大量微裂紋，所以再生骨料比天然骨料的吸水率和吸水速率要大[6]。吸水率高使得混凝土干縮和徐變增大。這里所說的吸水率與之前所提到的吸水率高有利于強(qiáng)度的說法并不矛盾，因?yàn)樵偕�骨料能吸收新拌水泥砂漿中多余的水份， 使得骨料表面水灰比和混凝土拌合物的水灰比降低。所以用再生骨料配置再生混凝土?xí)r，需要減小再生混凝土的收縮性，以穩(wěn)定再生混凝土工作性能[7]。

　　5結(jié)語

　　再生粗骨料顆粒大多為表面附著部分廢舊砂漿的次生顆粒，表面附著廢舊砂漿的次生骨料顆粒自身差異性很大，對混凝土的性能產(chǎn)生很大的影響。再生粗骨料在破碎過程中內(nèi)部會產(chǎn)生微裂縫，在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力集中。當(dāng)混凝土承受荷載后，這些結(jié)構(gòu)缺陷將導(dǎo)致混凝土在未達(dá)到極限強(qiáng)度即被破壞[8]。

　　再生混凝土滿足普通混凝土基本性能要求，可以應(yīng)用于實(shí)際工程。但是由于再生骨料原料年代大多較早，在當(dāng)時的技術(shù)條件，混凝土的強(qiáng)度不高，會影響新拌合的再生混凝土的強(qiáng)度，一般只用于非承重結(jié)構(gòu)的混凝土。為了讓再生混凝土能在建筑領(lǐng)域更廣泛的應(yīng)用，如何提高再生混凝土的工作性能、物理性能、力學(xué)性能和耐久性還需要我們做更深入的研究。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]許新兵，李生彬.廢棄混凝土制備再生骨料及其性能研究[J].綠色科技，2015，6(6)：301～301.

　　[2]魏鵬，游勁秋，陳佳琨. 再生混凝土的研究現(xiàn)狀與應(yīng)用前景[J].浙江建筑， 2008，25(11)：59～61.

　　[3]劉昕，張雄，李雯霞，等.國內(nèi)外再生粗骨料研究新進(jìn)展[J].建筑技術(shù)，2010，1(41)：64～65.

　　[4]柴玉軍.再生混凝土工作性能研究[D].成都： 西南交通大學(xué)，2009.

　　[5]蔣敦鳳，李撥. 再生混凝土的性能及研究方向[J]. 山西建筑，2009(16)：162～163.