再生混凝土力學性能試驗研究
混凝土強度往往會直接關(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性能試驗的論文范文，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)計為0、35%、65%、100%，進行了混凝土的抗壓強度試驗，并探討了摻入粉煤灰對其抗壓強度的影響�？箟簭姸葘嶒炘跇藴蕳l件下養(yǎng)護28 d，在萬能壓力試驗機下測其強度，通過C20級再生混凝土28 d的抗壓試驗研究，得出了C20級再生混凝土的抗壓強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%�？墒俏覈鴥H有不到5%的資源化率，遠低于發(fā)達國家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骨料》(GB/T25176-2001)兩部國家標準。這些規(guī)范標準保證了再生骨料應用的質(zhì)量，使得再生骨料更廣泛的運用于建設(shè)之中。再生骨料的應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。因為再生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試驗概況
2.1實驗材料
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，再生粗骨料為實驗室廢棄的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)量標準及檢驗方法》(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，壓碎指標為16.2%，吸水率為5.6%。
2.2配合比設(shè)計
本試驗參照《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》CECS207∶2006、《高性能混凝土應用技術(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)計了再生粗骨料不同取代率和有無粉煤灰對試塊的力學性能的影響。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試驗結(jié)果與分析
按照《普通混凝土力學性能試驗方法》(GB/T50081-2002)測抗壓強度。本試驗采用的混凝土試件尺寸為100 mm ×100 mm ×100 mm，成型后在標準條件(溫度20士3 ℃，相對濕度90%以上)下養(yǎng)護28 d。從養(yǎng)護箱中取出混凝土試樣，將表面清理干凈，檢查其外觀，將試塊放在試驗機的下壓板或墊板上，試塊的承壓面應為成形時與頂面垂直的面，試件中心對準試驗機的下壓板中心，啟動試驗機，當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度有較大的影響�；炷良铀韬秃螅偕橇洗罅课�，使水泥漿體中實際水灰比降低。低強度混凝土的水灰比變化對強度的影響較為敏感。吸水率隨再生骨料摻量增大而增大，使得水泥漿體中的實際水灰比降低，隨著實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度形成不利，但是粉煤灰粒徑較細(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。摻粉煤灰后的再生混凝土28 d強度與原混凝土抗壓強度相差不大。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，生成具有膠凝性能的水化物從而增強混凝土的粘結(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，當新的水泥顆粒進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)加強在一定程度上補償因為再生骨料強度較低而導致的再生混凝土性能的劣化。此外，因為再生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，強度能得到一定的提高。
3.4試驗結(jié)論 通過實驗數(shù)據(jù)可以看出再生混凝土的抗壓強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度下降的越快。且摻一定量的粉煤灰對再生混凝土的強度的影響不大，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越明顯，再生混凝土結(jié)構(gòu)的抗壓強度的提高也就越大。
4再生混凝土應用中存在的問題
4.1強度問題
混凝土強度往往會直接關(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]。當前對再生混凝土強度機理有兩種不同的解釋，一是再生粗骨料的強度比天然骨料強度低且隨廢料的強度影響比較大;機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可以提高再生混凝土的強度。
目前再生混凝土應用在實際工程中不多，主要應用于試驗研究，大部分人對再生混凝土的強度是否能達標持懷疑態(tài)度，可信度不高。同時，缺少相應的規(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度的說法并不矛盾，因為再生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時，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)生應力集中。當混凝土承受荷載后，這些結(jié)構(gòu)缺陷將導致混凝土在未達到極限強度即被破壞[8]。
再生混凝土滿足普通混凝土基本性能要求，可以應用于實際工程。但是由于再生骨料原料年代大多較早，在當時的技術(shù)條件，混凝土的強度不高，會影響新拌合的再生混凝土的強度，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)域更廣泛的應用，如何提高再生混凝土的工作性能、物理性能、力學性能和耐久性還需要我們做更深入的研究。
參考文獻：
[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，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.
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