再生混凝土的试验研究与工程应用

再生混凝土的试验研究与工程应用

郑书层 郭珍玉 张红刚

中国水利水电第十一工程局有限公司 ， 河南 郑州 450000，

摘要：为了探讨再生骨料混凝土抗压性能的情况，本文将搜集的废弃混凝土块破碎成粗骨料，经过配合比设计与配置，对不同再生骨料取代率混凝土试件抗压强度值进行分析，探讨再生骨料对混凝土力学性能的影响和在工程应用中的可行性，以供参考。

关键词：再生骨料；混凝土；抗压性能；试验

前言

再生骨料混凝土也是再生混凝土，是将废弃混凝土块弄碎、清洗并进行分级处理后制备为再生骨料，根据一定比例与级配进行混合，以替代天然骨料配置形成的一种新型混凝土，这种混凝土能够进行循环再利用，因此具有广阔的发展前景。这些年来，我国很多学者都对再生混凝土进行了研究，得出了不少新的结论。比如有学者在对再生骨料混凝土配合比进行设计时寻求到详细的设计方法，为再生混凝土配合比设计提供了有效参考依据。还有学者分析不同再生粗骨料对混凝土强度产生的影响，总结了相关因素，发现再生骨料混凝土强度的影响因素为骨料的自身强度。另外也有学者对尺寸效应在再生混凝土性能影响的试验做了解释，发现混凝土试件尺寸增大后，对应的劈裂抗拉强度、抗弯强度以及耐久性都会随之减小。这些都是具有重要价值的研究成果。

再生混凝土骨料孔隙率，吸水率较高，表观密度较低，解体破碎过程中会产生大量细微裂隙，性能不如普通骨料。再生骨料取代率对混凝土力学性能影响较大，故可以通过配置不同再生骨料取代率的混凝土立方体试件，通过测试其抗压强度，研究在保证性能指标强度时最适合的再生骨料取代率。

1 再生骨料混凝土的基本性能

1.1 抗压强度

诸多文献的研究结果证实再生骨料混凝土抗压强度与再生骨料替代率密切相关，如果再生骨料替代率低于30%，再生骨料混凝土和普通骨料混凝土抗压强度差距不大，如果这个数据低于8%，再生骨料替代率就会持续升高，混凝土抗压强度伴随再生骨料替代率的增大而降低，再生骨料50%取代天然粗骨料时，再生骨料混凝土抗压强度降低5%～20%不等，当再生骨料100%取代天然粗骨料时，再生骨料混凝土抗压强度降低较多，最大降幅达到30%。同时相关试验表明：由于再生骨料混凝土和天然骨料混凝土的骨料成分不同，它们抗压强度随龄期的增长情况也不相同，与天然骨料混凝土相比，同一水灰比的再生骨料混凝土的28d抗压强度约低15 %，但其相差的幅度会随着龄期的增长而慢慢缩小[3]。

1.2 抗拉强度

再生骨料混凝土的抗拉强度和再生骨料的替代率密切相关，再生骨料混凝土的抗拉强度随再生骨料的替代率的提高而降低，当再生骨料100%替代天然骨料时，再生骨料混凝土对比天然骨料混凝土抗拉强度降低6.9%。众多研究者对再生骨料混凝土抗拉强度随再生骨料替代率的提高，强度降低所得的结果虽然离散，但总结众多研究成果，发现再生骨料混凝土的抗拉强度受再生骨料的替代率影响并没有抗压强度大，因此采用抗压强度的10%作为再生骨料混凝土的抗拉强度是比较保守及偏于安全的[4]。

1.3 坍落度

再生骨料混凝土随着再生骨料替代率的增高坍落度急剧下降。由于再生骨料比天然骨料的空隙多，吸水率大，所以在相同水灰比的条件下再生骨料的取代率越高，再生骨料混凝土的坍落度就越低。再生骨料混凝土随着再生骨料替代率的增高坍落度急剧下降。由于再生骨料比天然骨料的空隙多，吸水率大，所以在相同水灰比的条件下再生骨料的取代率越高，再生骨料混凝土的坍落度就越低。

1.4 收缩性

再生骨料混凝土的收缩性能可以通过改善再生骨料吸水特性而加以改善，例如对再生骨料加以研磨，以改善再生骨料的表面特征，减少再生骨料表面的砂浆含量，采用强度较高的母体混凝土来制作再生骨料或在搅拌再生骨料混凝土时加入适量的减水剂等，改善再生骨料的吸水特性，从而减少再生骨料混凝土的收缩性。

2 试验情况

2.1 应用原材料

（1）水泥：42.5号普通硅酸盐水泥；（2）细骨料：标准天然河沙；（3）粗骨料：天然粗骨料为碎石，再生粗骨料为工地经机械破碎的梁柱、楼板混凝土，破碎后混凝土再经过筛分，各项指标均与GB/T 25177-2010混凝土用再生粗骨料标准相符；（4）水：自来水。

2.2 试验配合比设计

参考GB/T 50152-2012混凝土结构试验方法的标准，按照以下表1对混凝土配合比的参数进行设计。

将表格数据绘制成图发现，伴随再生骨料取代率的不断增大，抗压强度平均值逐渐减小，当取代率达到75%后，试件的抗压强度平均值仅为最大值的85%。当再生骨料取代率为100%时，试件抗压强度达到最小值，是48.4MPa。

当再生骨料取代率增大时，混凝土试件抗压强度也随之减小，在再生骨料取代率是25%到75%之间时，抗压强度值降低最为显著，取代率是25%、50%、75%和100%，强度值分别是原生骨料混凝土强度值的98%、92%、85%、84%，强度的减小率分别为1.6%、7.9%、15.2%和15.5%。

3 试件破坏情况分析

混凝土试块在加载初期，并未出现明显的裂缝，随着荷载的不断增加，试件侧表面开始出现裂缝，并随着荷载的增加而不断发展。当裂缝发展到一定程度后，试件侧面发生明显破坏并剥落，最终形成两个对顶的角锥形破坏面，可以看出破坏时产生了明显的箍套作用。由破坏后的试件可以看出，裂缝在竖向发展。裂缝穿过水泥浆体和部分再生骨料，普通粗骨料基本保持完好，随着取代率的增大，骨料破碎得更加严重。这是由于再生混凝土与普通粗骨料相比，其孔隙率较大，吸水率高于普通粗骨料，会导致实际水灰比要低于设计值，降低了水泥浆体的流动性。且再生骨料在破碎分解时产生了大量细微裂隙，会导致其抗压强度低于普通粗骨料，从而降低了混凝土试件的抗压强度。加载过程中，再生骨料内部的微小裂隙也在发展，荷载达到一定值时，再生骨料自身也会发生破坏，导致裂缝从再生骨料中穿过。

4 结束语

经过试验对混凝土试块抗压强度进行分析，得出不同再生骨料取代率的混凝土试件抗压强度值，从而了解再生骨料对混凝土力学性能产生的影响，因此可基本得出以下的结论：（1）伴随再生骨料取代率的增加，混凝土试件抗压强度不断降低，强度最大值达到60.2PMa，最小值是45.8MPa，在进行试验的5组试件中，平均强度最大值是57.3MPa，最小值是48.4MPa；（2）从试件破坏的情况来看，再生骨料混凝土破坏会导致裂缝穿过水泥浆体和部分的再生骨料，伴随再生骨料取代率的增加，其破坏的程度也会更为严重；（3）经过试验证实，应用适合取代率的再生骨料混凝土，其抗压性能能够满足一般工程的需求，还能确保建筑废料可进行回收利用，满足节能要求，为城市建筑废料处理提供绿色环保的条件。

参考文献：

[1]吴祖达.再生骨料混凝土性能研究[D].华侨大学，2014.

[2]高丹盈，张丽娟，芦静云.再生骨料混凝土配合比设计参数研究[J].建筑科学与工程学报，2016，1（15）：78-79.

[3]李文贵，黄政宇.再生骨料混凝土破坏机理与改进研究综述[J].建筑科学与工程学报，2016，11（15）：61-62.

[4]张顺.全再生骨料混凝土高性能化及再循环研究[D].广西大学，2014.