再生混凝土基本力学性能试验研究.pdf

第 3 2卷第 l期 2 0 1 0年 1 月 人民黄河 YELL OW RI VER Vo 1 32 No 1 J a n ， 2 01 0 【 水利水 电工程 】 再生混凝土基本力学性能试验研究 邓 宇 ， 王 娟。 ( 1 黄河水利科学研究院 ， 河南 郏州 4 5 0 0 0 3 ； 2 水利部堤 防安全与病害防治工程技术研 究中心 ， 河南 郑州 4 5 0 0 0 3 ； 3 清华大学 水 沙科 学与水利工程 国家重点实验室， 北京 1 0 0 0 8 4 ) 摘要： 采用预湿水法和裹浆法两种骨料处理方式， 与普通法对比， 研究了粗骨料处理方式对再生骨料混凝土强度的影 响， 以及水灰比和龄期对其强度的影响。结果表明： 再生粗骨料混凝土能达到天然骨料混凝土的强度要求； 可以通过改 善再生粗骨料 来提 高再 生混凝土的强度 ； 降低水灰 比会提 高再 生混凝 土强度 ， 但 当再 生混凝 土的强度到 达一定程 度之 后 对混凝土强度的提 高效果不明显 ； 再生混凝土的强度随龄期 的增加 而增加 ， 强度增 长与龄期呈对数 关系； 再生混凝 土 的抗拉强度为抗压 强度 的 1 8 1 2 0 ， 与抗压强度的关 系和天然骨料 混凝土的劈拉一抗压 关系相似 。 关键词 ：再 生混凝 土；力学性能 ；预湿水法；裹浆法；混凝土强度 中图分类号 ： r U 5 0 1 文献标识码 ： A d o i ： 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 01 3 7 9 2 0 1 0 0 1 0 6 5 目前， 废弃混凝土作为再生骨料生产再生骨料混凝土的研 究 日益受到关注。笔者根据已有文献资料”。 ， 参考天然骨料 混凝土的性能 ， 着重研究 了再生混 凝土 的力学性能及 骨料 处理 方式 、 水灰 比以及养护龄期对其强度的影响 。采取 预湿水法和 裹浆法两种骨料处理方式 ， 与普通法对 比， 研究影响再生混凝 土强度的各种因素。 1 试验方案 1 1 试件设计 对 C 2 0 、 C 2 5 、 C 3 0 、 C A0 4种强度等级的混凝土进行研究 ， 共 制作了9 O个 1 0 0 m m1 0 0 m m1 0 0 I n P o的试件用于抗压和劈 裂抗拉试验 ， 3 3个 1 0 0 m m x 1 0 0 m m x 4 0 0 m m 的混凝土试件用 于抗折试验。 1 2 试验 内容 采用设 计标 号为 C 2 0和 C A 0的普通法 、 预湿水法 和裹 浆法 3种再生粗骨料 混凝土 各两组 ， 每 组 3个 1 0 0 m m1 0 0 mm X 1 0 0 m m的试件， 分别作抗压和劈拉试验； 设计强度为 C 4 0的 3 种再生混凝 土一组 ， 每组 3个 1 0 0 mm1 0 0 m m4 0 0 mm的试 件用于抗折试验 。对 C 4 0的混凝 土 ， 养护龄期分别取 7 、 1 4 、 2 1 、 2 8 d和 6 0 d ， 研究龄期对再生混凝土强度 的影响 。对裹浆 法再 生混凝土设计 4组配合 比， 进行抗压和劈拉试验 ， 研究水灰 比 对再生混凝 土强度 的影响 。 2 试验结果分析 2 1 骨料处理方式的影响 试验结果表明： 再生混凝土立方体抗压强度均能达到设计 要求， 甚至高出同等配比的天然骨料混凝土( 如 R4 0 ) ； 劈拉 强度与天然骨料混凝土持平， 但抗折强度明显较低。 经裹浆法预处理的再生混凝土强度明显高于其他处理方 1 3 6 式的， 说明预先裹入的水泥浆起到作用。再生粗骨料表面有许 多微裂缝且吸水性强 ， 微裂缝会吸入预先裹的水泥浆， 使得再 生骨料的表面缺陷得到修复， 骨料强度得到提高， 另外， 粗骨料 表面包裹着水泥浆 ， 使得界面结合得到加强。而预湿水法使再 生粗骨料得到清洗 ， 杂质减少， 但不可避免地引入多余水分， 提 高了混凝土的水灰比， 使强度下降。 2 2龄期的影响 再生混凝土立方体抗压强度受龄期的影响与天然骨料混 凝土相仿， 前期强度增长明显， 7 d强度达 7 0 以上， 1 4 d强度 达到 8 O 以上 ， 2 8 d以后 增长不 明显 。以 R4 0的强度增 长 为代表， 研究再生混凝土的强度与龄期的关系。根据 R4 o 1 4、 2 1 、 2 8 、 6 0 d 抗压、 劈拉强度值， 并前推 3 O一9 0 d龄期， 倒推 l 1 3 d 龄期， 得到强度增长回归趋势线， 并与天然骨料混凝土 的理论 强度增长趋势相 比较 ， 见图 l 、 图 2 。 堡 斟 磐 醺 趟 堰 龄期 d 图 1 裹浆法再 生混凝土的强度增长曲线 ( 抗压 ) 由图 1 、 图 2可以看出， 再生混凝土的强度随龄期的增长而 增加， 但由于添加的减水剂有早强效果， 且再生骨料吸水率和 吸水速率较高， 因此 3 、 7 d增长速度明显高于理论值 ， 后期增 收稿 日期 ： 2 0 0 9 0 3 - 0 8 基金项 目： 河南省科技攻关项 目( 0 1 2 4 1 5 0) 。 作者简介： 邓字( 1 9 7 8 ) ， 男， 辽宁葫芦岛人， 硕士， 研究方向为水工结构。 E mai l ： l a ns o n 02 01 ya ho o C O I T i c n 人 民 黄 河2 0 1 0年第 1 期 速较理论值慢 ， 但也有一定程度的增加。根据混凝土强度增长 趋势， 拟合的函数关系为 ， J n =a l n n+b ( 1 ) 2 8 式中： n为龄期 为 n天龄期强度 为2 8 d龄期强度 ； o 、 b 为 为待定系数。 1 堡 1 糌 1 翼 越。 鳗 。 0 龄期 坩 图 2裹浆法再 生混凝土的强度增长 曲线 ( 劈拉 ) 2 3 水灰比的影响 水灰 比是影 响再生 混凝 土强度的一个 重要因素 ， 和天 然骨 料混凝 土一样 ， 在其他 条件 相 同的情况 下 ， 再生 混凝 土 的强度 随水灰 比的降低而增加 。对 试验数据 的处 理分析 表明 ， 抗 压强 度与灰水 比呈直线关系： ： 1 5 0 9 5 ( c w )+1 1 2 9 4 ( 2 ) 式中 为再生混凝土2 8 d抗压强度值 ； c w为灰水比。 回归方程的相关系数R=0 9 5 9 5 ， 查相关系数表对应置信 度 为 5 的相关 系数 临界值 为 0 9 5 0 ， 由此 可见 回归方 程 比较 显著。 用式( 2 )对收集到的资料 进行计算 ， 与实测强度相比 较， 并计算相对误差及相关系数， 表明所采用的经验公式是可 信的。 试验结果表明： 再生混凝土随水灰比的降低， 强度增加幅 度没有 天然骨 料混凝土大 ， 因此增加混 凝土 的强度若 只采 取降 低水灰比的措施 ， 则不一定经济。 其他方式可参考国外有关再 生骨料混凝 土的强化措 施 。 2 4 抗压一劈拉强度关系 再生 混凝 土与天然骨料混凝土一样 ， 抗拉 强度 明显低 于抗 压强度 ， 根据试验结果 ， 抗拉强度只有抗压强度 的 1 8 1 2 0 。 参考天然骨料混凝土的抗拉强度 和抗压强度 的关系 = 0 2 , 3 ，根据试验数 据 ， 出 再生 混凝 土 抗拉强 度 与抗 压强度 的关系为 ：0 2 6 6 5 ， 相关系数 R =0 9 3 3 。 2 5尺寸 效应 影 响 对裹浆法再生混凝土， 浇注 3组不同尺寸的立方体试件， 边长分别为 1 0 0、 1 5 0 、 2 0 0 mm。试验结果表明： 再生混凝土强 度受尺寸的影响与天然骨料混凝 土一 样 ， 相 同配 比的混凝土试 件， 尺寸越小强度越高。其原因与天然骨料混凝土一样， 试件 尺寸大时， 内部孔隙、 缺陷等出现的几率也大 ， 导致有效受力面 积的减小及应力集 中等 ， 引起强度降低 。由于再生粗 骨料较 天 然石子性能差， 因此试件尺寸增加时， 强度下降幅度更大， 结果 见表 1 。因试验数据有限， 故在实际工程中仍需试验验证。 表 1 再 生混凝土 RI I I 4 0的尺寸效应 3 结语 采用不 同的骨料处理方式 ， 对再 生混凝土 的基本力学性 能 进行 了试验研究 ， 结果 表 明： 再 生混凝 土能 达到 天然骨 料混凝 土的强度要求 ， 可以通过改善再生粗骨料来提高再生混凝土的 强度 ， 其中预裹浆法对? 昆 凝土强度提高的幅度较大； 降低水灰 比会提高混凝土强度 ， 根据混凝土 2 8 d抗压强度和水灰 比的关 系可知， 到达一定程度之后， 降低水灰 比对提高? 昆凝土强度的 效果不甚 明显 ； 再生混 凝土 的强度 随龄 期 的增 加而 增加 ， 强度 增长与龄期呈对数关系； 再生混凝土的抗拉强度约为抗压强度 的 1 81 2 0 ， 其与抗压强度的关 系和天然骨料? 昆凝土的劈 拉一抗压关系相似。 参考文献 ： 1 杜婷 ， 李 惠强 ， 覃亚伟 再 生混凝 土未来发展 的探讨 J 混凝土 ， 2 0 0 2 ( 4 ) ： 4951 2 靳卫东， 张弘强 ， 戴文亭 关 于回收 混凝土 再利用 的研 究 J 公路交 通科 技 ， 2 0 0 2 ， 1 9 ( 3 ) ： 3 2 3 4 3 T o r b e n C，H a n s e n ，H e n r i k N S t r e n g th o f R e c y c l e d C o n c r e t e Ma d e f r o m C r u s h e d C o n c r e t e C o a e A g g r e g a t e J C o n c r e t e I n t e rn a t i o n a l ， 1 9 8 3 ( 1 ) ： 7 9 83 4 T o p c u i B P h y s i c a l a n d M e c h a n i c a l P r o p e r ti e s o f C o n c r e t e P r o d u c e d w i t h Wa s t e C o n c r e te J C e m e n t a n d C o n c r e t e R e s e a r c h ， 1 9 9 7 ( 1 2 ) ： 1 8 1 7 1 8 2 3 5 R a v i n d r a r a j r h R S ， T a m C T P r o p e r t i e s o f C o n c r e t e M a d e Wit h C ras h e d C o n - c r e t e a s C o a r s e A g g r e g a t e J M a g a z in e of C o n c r e te R e s e a r c h ， 1 9 8 5 ， 3 7 ( 1 3 0 ) ： 2938 6 孔德玉 天然与再生骨料混凝土水灰比统一定则 J 建筑材料学报， 2 0 0 3 ， 6( 2) ： 1 2 91 3 4 7 水中和 ， 邱晨 ， 赵正齐 ， 等 再 生混凝土 骨料含水 状态 与新 拌混凝 土的性能 J 国外建材科技， 2 0 0 3 ， 2 4 ( 5 ) ： 1 2 8 李 占印 再生骨料混凝 土性能 的试 验研究 D 西安 ： 西安 建筑科技 大学 ， 2o o3 9 O lo mn s o g o F T ， P a d a y a c h e e N P e rf o r m anc e o f r e c y c l e d a g g r e g a t e c o n c r e te IT I O n i t o r e d b y d u r a b i li t y i n d e x e s J C e m e n t a n d C o n c r e te R e s e a r c h ， 2 0 0 2 ( 3 2 ) ： 1 79 1 85 1 0 S ago e C r e n t s i l K K， B r o w n T ， T a y l o r A H P e rf o r m a n c e o f c o n c r e t e m a d e w it h c o m m e r c ia l l y p r o d u c e d c o a r s e r e c y c l e d c o n c r e t e a g g r e g a t e J C e m e n t a n d C o n c r e t e Re s e a r c h 2 0 0 1 ( 3 1 )： 7 0 77 1 2 1 1 R o u m ia n a Z ， F r a n c o is B B A s s e s s m e n t o f s u rf a c e p e r m e a t io n p r o p e r ti e s o f r e c y c le d a g g r e g a t e c o n c r e te J C e m e n t& C o n c r e te C o m p o s i t e s ， 2 0 0 3( 2 5 ) ： 22 3 23 2 【 责任编辑吕艳梅】 1 3 7