关键词：再生骨料混凝土；抗压强度；弹性模量
将废弃混凝土破碎后重新加工成骨料，全部或部分替代天然骨料，按一定的配合比配制成再生骨料混凝土（ＲＡＣ），使其应用于建设工程中，可节省占用土地面积，减少自然资源开采，保护生态环境，从而实现可持续发展．国内外关于ＲＡＣ的基本力学性能已有相当多的研究，且多是针对２８ｄ养护龄期的力学性能．对于早期、长期抗压强度以及长期弹性模量等性能指标虽有所研究，但由于研究内容数量有限，还无法形成规范用来指导设计与施工．因实际工程中只有了解不同龄期ＲＡＣ的力学性能，才能正确评价再生混凝土构件各个时期的承载能力以及后期使用阶段的变形情况，故本文将通过试验来比较相同配合比、不同再生粗骨料取代率（再生粗骨料占粗骨料的比例）的ＲＡＣ与天然骨料混凝土（ＮＡＣ）间的基本力学性能差异，得出不同养护龄期ＲＡＣ力学性能的变化规律，以期为ＲＡＣ的工程应用提供理论参考．
１试验方案１．１试验原材料水泥采用冀东Ｐ·Ｏ ４普通硅酸盐水泥；拌和水采用自来水；细骨料采用细度模数为２．５５的中砂；考虑到再生细骨料吸水量过大，所以只选用再生粗骨料，再生粗骨料（ＲＣＡ）来源于实验室不同单位送检的混凝土试块，依其检测强度大小分为３档：小于３０ＭＰａ，３０～４０ＭＰａ，大于４０ＭＰａ；天然粗骨料（ＮＡ）为５～３１．５ｍｍ级配良好的机碎石，气干状态．ＲＣＡ采取与ＮＡ相同的级配，粗骨料颗粒级配见表１．表１粗骨料级配Ｔａｂｌｅ １ Ｇｒａｄａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏａｒｓｅ ａｇｇｒｅｇａｔｅｓＳｉｅｖｅ ｓｉｚｅ／ｍｍ ３１．５ ２５ ２０ １６ １０ ５Ｓｉｅｖｅ ｒｅｓｉｄｕｅ（ｂｙ ｍａｓｓ）／％４．８ １３．８ ２８．４ ５０．１ ８８．３ １００为保证ＲＣＡ质量，采取如下工艺来制备ＲＣＡ：
按母体混凝土不同强度等级分类—人工破碎—初次筛选（控制最大粒径）—搅拌机搅拌打磨—二次筛选（控制最小粒径）—分级筛分．再生粗骨料分级后实物图如图１所示．图１加工后不同粒径的ＲＣＡＦｉｇ．１ ＲＣＡ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｐａｒｔｉｃｌｅ ｓｉｚｅ ａｆｔｅｒ ｂｅｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓｅｄ按照ＧＢ／Ｔ １４６８５—２０１１《建设用卵石、碎石》规范测定粗骨料的性能，其主要性能见表２．表２试验用粗骨料的主要性能Ｔａｂｌｅ ２ Ｍａｉｎ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔｅｓｔｉｎｇ ｃｏａｒｓｅ ａｇｇｒｅｇａｔｅｓＴｙｐｅＡｐｐａｒｅｎｔｄｅｎｓｉｔｙ／（ｋｇ·ｍ－３）Ｌｏｏｓｅｂｕｌｋ ｄｅｎｓｉｔｙ／（ｋｇ·ｍ－３）Ｗａｔｅｒａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ（ｂｙｍａｓｓ）／％Ｃｒｕｓｈｉｎｄｅｘ（ｂｙｍａｓｓ）／％ＲＣＡ－１ ２ ７２０ １ ３４０ ４．８ １２ＲＣＡ－２ ２ ６５０ １ ２９０ ４．６ １４ＲＣＡ－３ ２ ８８０ １ ３３０ ４．４ １３ＮＡ ２ ９７０ １ ５２０ ０．８ １０Ｎｏｔｅ：
ＲＣＡ－１，ＲＣＡ－２，ＲＣＡ－３ａｒｅ ｔｈｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ ｔｈｅ ｏｒｉｇｉｎａｌｃｏｎｃｒｅｔｅ，ｗｈｏｓｅ ｖａｌｕｅ ａｒｅ ｌｅｓｓ ｔｈａｎ ３０ＭＰａ，３０－４０ＭＰａ ａｎｄ ｇｒｅａｔｅｒｔｈａｎ ４０ＭＰａ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．
１．２试验配合比配合比以保证新拌混凝土和易性为前提，为增加可比性，采用相同的 配合比设 计，见表３．其中Ｃ３０－Ｚ为对比用ＮＡＣ．由于ＲＣＡ孔隙率大，吸水率高，相同配合比情况下，随粗骨料取代率的增加，拌和净用水量相应减少，拌和物流动性变差，由表３中各组混凝土拌和物的坍落度测定值也可看出．
１．３试件制作与养护按照母体混凝土强度及粗骨料取代率的不同，表３混凝土配合比Ｔａｂｌｅ ３ Ｍｉｘ ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎｓ ｏｆ ｃｏｎｃｒｅｔｅＮｏ．Ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆｏｒｉｇｉｎａｌｃｏｎｃｒｅｔｅ／ＭＰａＭｉｘ ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ／（ｋｇ·ｍ－３）Ｃｅｍｅｎｔ Ｗａｔｅｒ ＳａｎｄＣｏａｒｓｅ ａｇｇｒｅｇａｔｅＮＡ ＲＣＡＳｌｕｍｐ／ｍｍＣ３０－Ｚ ３６０ ２１９ ６５５ １ １６２ ４０Ｃ３０－Ｈ ＜３０ ３６０ ２１９ ６５５ ５８１ ５８１ ２０Ｃ３０－Ａ ＜３０ ３６０ ２１９ ６５５ １ １６２ １５Ｃ３４－Ｈ ３０－４０ ３６０ ２１９ ６５５ ５８１ ５８１ ２５Ｃ３４－Ａ ３０－４０ ３６０ ２１９ ６５５ １ １６２ １０Ｃ４０－Ｈ ＞４０ ３６０ ２１９ ６５５ ５８１ ５８１ ３０Ｃ４０－Ａ ＞４０ ３６０ ２１９ ６５５ １ １６２ ２０第４期 侯永利，等：再生骨料混凝土不同龄期的力学性能 ６８５共制作７组１００ｍｍ×１００ｍｍ×１００ｍｍ立方体试块，每组９块，分别测定其７，２８，３６０ｄ的抗压强度．另外制作７组１００ｍｍ×１００ｍｍ×３００ｍｍ棱柱体试块，每组６块，分别用来测定２８ｄ轴心抗压强度和３６０ｄ弹性模量．采用６０Ｌ强制式搅拌机搅拌２ｍｉｎ后，将拌和物装入试模中，置于振动台上振实，刮除试模上口多余混凝土并抹平，２４ｈ后拆模．将拆模后的试件立即置于标准养护室内进行养护．３６０ｄ抗压强度及弹性模量试块待养护２８ｄ后移至常温实验室，静置１１个月．
２试验结果及分析２．１混凝土立方体抗压强度按照ＧＢ／Ｔ ５００８１—２００２《普通混凝土力学性能试验方法标准》分别测试混凝土７，２８，３６０ｄ立方体抗压强度，测试结果见表４．由表４可见，同ＮＡＣ一样，ＲＡＣ强度随养护时间的增长逐渐增大；在同一养护龄期内，ＲＡＣ的抗压强度随粗骨料取代率的增加而有所降低．这主要因ＲＣＡ自身缺陷所导致，ＲＣＡ相对含量越高，外力作用下越容易引起开裂破坏．表４混凝土立方体抗压强度ｆｃｕ与轴心抗压强度ｆｃ，２８ｄＴａｂｌｅ ４ Ｃｕｂｅ ａｎｄ ａｘｉａｌ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ ｃｏｎｃｒｅｔｅＮｏ．ｆｃｕ／ＭＰａ７ｄ ２８ｄ ３６０ｄｆｃ，２８ｄ／ＭＰａＣ３０－Ｚ ２９．４ ４４．６ ５９．２ ３７．４Ｃ３０－Ｈ ３０．４ ４１．４ ５６．９ ３６．４Ｃ３０－Ａ ３０．０ ４０．７ ５４．７ ３４．５Ｃ３４－Ｈ ２７．７ ３８．３ ５６．１ ３２．８Ｃ３４－Ａ ２４．８ ３６．６ ５４．１ ３２．７Ｃ４０－Ｈ ３２．１ ４１．２ ５８．７ ３６．１Ｃ４０－Ａ ３０．７ ４０．３ ５６．８ ３２．７由表４也可以看出，ＲＡＣ的７ｄ强度增长较快，除Ｃ３４－Ｈ和Ｃ３４－Ａ外，各 组 的７ ｄ强 度 均 大 于ＮＡＣ．也可通过比较７ｄ强度与２８ｄ强 度 比 值ｆｃｕ，７ｄ／ｆｃｕ，２８ｄ的大小来说明ＲＡＣ的７ｄ强度增长规律．图２为各组试件ｆｃｕ，７ｄ／ｆｃｕ，２８ｄ的分布情况．ＲＡＣ早期强度增长较快，它 的ｆｃｕ，７ｄ／ｆｃｕ，２８ｄ约为０．６８～０．７８，而ＮＡＣ该比值为０．６６，文献也得出了再生混凝土７ｄ后ｆｃｕ，７ｄ／ｆｃｕ，２８ｄ差别较小的类似结论．主要是因为再生骨料吸水率较高，导致拌和混凝土净用水量减少，在不影响混凝土拌和物性能的情况下，较低的净水灰比可使混凝土硬化强度提高，这也可以用鲍罗米公式加以图２各组试件ｆｃｕ，７ｄ／ｆｃｕ，２８ｄ的比较Ｆｉｇ．２ Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｆｃｕ，７ｄ／ｆｃｕ，２８ｄ解释；同时再生混凝土表面包裹有水泥砂浆，新旧水泥砂浆之间由于弹性模量相差较小而更容易结合；另外再生骨料表面的孔隙及微裂缝会吸入新的水泥颗粒，水化产物能使新旧水泥砂浆结合更加紧密．以上原因均导致ＲＡＣ早期强度增长较快．后期混凝土的强度主要取决于骨料与水泥石之间界面过渡区的结构特征．与ＮＡＣ相比，ＲＡＣ包含着原天然骨料与旧水泥石的界面、原天然骨料与新水泥石的界面以及再生骨料表面的旧水泥石与新水泥石界面．复杂的界面结构使得再生骨料混凝土在外力作用下更容易引起开裂破坏，导致其后期强度相对不高．由表４还可看出，ＲＡＣ的２８ｄ抗压强度较ＮＡＣ低７．２％～１７．９％，而ＲＡＣ的３６０ｄ抗压强度则较ＮＡＣ低０．８％～８．６％．这是由于经过长时间的养护，水泥已充分水化，改善了ＲＣＡ与水泥石之间界面过渡区与孔隙结构所致．与ＲＡＣ ２８ｄ抗压强度相比，其３６０ｄ抗压强度还可提高３４．４％～４７．８％．２．２混凝土轴心抗压强度按照标准试验方法测定混凝土２８ｄ轴心抗压强度ｆｃ，２８ｄ，试验结果见表４．由表４可见，相同养护龄期的ＲＡＣ轴心抗压强度与其立方体抗压强度变化规律相似．根据表４试验结果，各组试件混凝土轴心抗压强度与立方体抗压强度比值ｆｃ，２８ｄ／ｆｃｕ，２８ｄ存在差异：
ＲＡＣ中该比值最大为０．８９３，最小为０．８１１，平均为０．８６１；而ＮＡＣ该比值为０．８３９，低于ＲＡＣ的平均值．这主要因为ＲＡＣ的脆性较大，抵抗因横向变形产生的开裂荷载较小，使试件承压面的约束作用减弱，从而导致立方体抗压强度相对于棱柱体抗压强度的提高幅度有限，即ＲＡＣ的ｆｃ，２８ｄ／ｆｃｕ，２８ｄ偏高．对于此，文献也给出了相同的结论．的试验结果进行回归分析，可得出如式（１）所示的２８ｄ轴心抗压强度ｆｃ，２８ｄ与立方体抗压强度ｆｃｕ，２８ｄ的线性关系：
ｆｃ，２８ｄ＝０．６７７ ８ｆｃｕ，２８ｄ＋７．２４５ ７（１）该线性关系是本试验２８ｄ立方体抗压强度值介于３６～４５ＭＰａ的拟合结果，相关系数为０．９９１．由此可见，ｆｃ，２８ｄ在一定范围内与ｆｃｕ，２８ｄ密切相关．肖建庄［１５］在统计分析了大量试验数据的基础上，提出了再生混凝土立方体抗压强度ｆｃｕ与轴心抗压强度ｆｃ的关系，见式（２）：ｆｃ＝０．７６ｆｃｕγ（ ）２ ４００·１＋Ｒ－８９．３３８Ｒ２＋１３１．４９Ｒ（ ）－３７．５７２（２）式中：
γ为ＲＡＣ表观密度，ｋｇ／ｍ３；Ｒ为ＲＡＣ中粗骨料取代率，％．为了进一步说明式（１）的适用性，本文将试验数据、式（１）的计算结果及肖建庄提出的式（２）计算结果进行了比较，结果如图３所示．由图３可知，按照式（１），（２）的计算值均与实测值较为接近．相比之下，式（１）形式简单，而且能很好地反映试验结果，对于一定强度范围内的ＲＡＣ，可以较为方便地估算出其轴心抗压强度值．图３ ｆｃ与ｆｃｕ的关系Ｆｉｇ．３ Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｆｃａｎｄ ｆｃｕ２．３混凝土弹性模量混凝土３６０ｄ弹性模量实测结果见图４．由图４可见，ＲＡＣ弹性模量随取代率的增加逐渐减小，这与混凝土立方体抗压强度变化规律一致．为进行比较，根据ＧＢ ５００１０—２０１０《混凝土结构设计规范》和ＤＧ／ＴＪ ０８－２０１８—２００７《再生混凝土应用技术规程》
所规定的立方体抗压强度与弹性模量的关系，分别计算出各试件的弹性模量，也示于图４．可以发现，ＲＡＣ的３６０ｄ弹性模量实测值与按照ＤＧ／ＧＪ ０８－２０１８—２００７的计算结果拟合较好，而Ｃ３０－Ｚ试件则与按照ＧＢ ５００１０—２０１０的计算结果接近．由图４还可看出，与Ｃ３０－Ｚ试件弹性模量相比，ＲＡＣ的弹性模量降低了１３．９％～２４．２％．图４各组试件３６０ｄ弹性模量Ｆｉｇ．４ ３６０ｄｅｌａｓｔｉｃ ｍｏｄｕｌｕｓ３结论（１）再生混凝土的立方体抗压强度随龄期的增长而增加．（２）在一定水灰比条件下，相同配合比的ＲＡＣ随再生粗骨料取代率的增加，各龄期的立方体抗压强度均相应降低．（３）与ＮＡＣ相比较，ＲＡＣ的７ｄ立方体抗压强度相对增长较快，３６０ｄ立方体抗压强度的降低幅度较２８ｄ时小．（４）与ＮＡＣ相同，ＲＡＣ的ｆｃ，２８ｄ与ｆｃｕ，２８ｄ基本为线性关系．在一定强度范围内，其关系可近似表述为ｆｃ，２８ｄ＝０．６７７ ８ｆｃｕ，２８ｄ＋７．２４５ ７．（５）ＲＡＣ的ｆｃ，２８ｄ／ｆｃｕ，２８ｄ平均值高于ＮＡＣ．（６）与同龄期的ＮＡＣ相比，ＲＡＣ的３６０ｄ弹性模量相对偏低，而且随再生粗骨料取代率的增加，ＲＡＣ弹性模量有所减小．
参考文献：
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http://m.rjdtv.com/tumujianzhulunwen/920.html
