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摘要：本文研究了再生粗骨料取代率对混凝土的抗压强度、抗折强度、质量损失率及抗冻性能的影响。结果表明，随着再生粗骨料取代率的增加，再生混凝土的抗压强度、抗折强度均逐渐降低，质量损失率增加，抗冻性能降低。
关键词：取代率；再生混凝土；力学性能；质量损失率；抗冻性
前言
再生粗骨料是指将废弃的混凝土块经过破碎、清洗、分级后，按一定比例与级配混合，用来部分或全部代替天然骨料的材料[1]。将再生骨料运用于混凝土中，能够有效的保护环境，节约资源，使资源可以得到有效的循环利用。混凝土作为建筑领域的主要材料之一，用量大，拆除后产生的建筑垃圾也多。
随着“一带一路”战略的快速发展，国家基础设施建设投入不断加大。资料显示，全世界每年混凝土使用量约为28亿吨，中国占48%，约为 13～14亿吨，据此推算全国每年粗骨料消耗量约为10亿吨 [1-2]。为此今年来国内外学者对再生混凝土进行了大量的研究[3-4]而再生混凝土骨料的应用，能够优化资源应用和可持续发展，已成为当今混凝土结构及其理论研究领域的一个重要方向[5]。本研究通过不同取代率再生骨料的掺入，找出混凝土主要性能的变化趋势，为混凝土再生骨料的应用提供理论支持。
1原材料及配合比设计
1）该试验采用的是P?O42.5普通硅酸盐水泥。
2）天然细骨料：Ⅱ级河砂，细度模数为2.6，其他各项指标满足规范要求。
3）粗骨料：天然粗骨料粒径为5~25mm的石灰岩碎石，表观密度为2.4×103kg/m3，针片状含量为2.1%，含水率为0.4%，压碎指标为7.5%；再生粗骨料是粒径为5～31.5 mm连续级配的废弃混凝土，依据《混凝土用再生粗骨料》（GB/T 25177-2010）表观密度为2.5×103kg/m2，针片状含量为8%，含水率为3.5%，压碎指标为26.75%
4）外加剂：聚羧酸减水剂，减水率为25%
图1 再生粗骨料取代率对混凝土抗压强度的影响
由图1可知，随着再生粗骨料取代率的增加，混凝土抗压强度随之降低，其中当再生粗骨料的取代率为50%时，混凝土抗压强度降低11%左右，当取代率增加到100%时，混凝土抗压强度降低到18%左右。
2.2 再生粗骨料取代率对混凝土抗折强度的影响
在混凝土试块养护28d后，测试各混凝土试块的抗折强度，得到不同再生粗骨料取代率对混凝土抗折强度的影响变化规律如图2所示。
图2 再生粗骨料取代率对混凝土抗折强度的影响
根据图2可知，在龄期28d养护后随着再生粗骨料取代率的增加，混凝土抗折强度呈现下降趋势，其中在0～25%下降幅度尤为明显。由以上数据可以得出，再生粗骨料对再生混凝土的抗折强度影响明显，因为本实验中所使用的再生组骨料为废弃混凝土，其孔隙率较大，含水率低，又有试验证明再生混凝土的力学性能低于基准混凝土，我们可以知道材料内部的各组织结构破坏是较为明显的，从而导致随着再生粗骨料取代率的增加使得抗压强度降低。
2.3再生粗骨料取代率对混凝土质量损失率、抗冻性的影响
将各不同取代率的混凝土试块分别冻融循环50、100、150次后，依次对不同取代率的再生粗骨料混凝土试块的质量损失率进行测试计算，得到以下数据图。
图3 再生粗骨料取代率对混凝土质量损失率的影响
由图3可以看到冻融循环50次的时候不同取代率的再生混凝土质量损失率差别较于平缓，再生粗骨料取代率小于75%时质量损失率变换也趋于平缓，但是取代率在75%及之后的再生混凝土试块的质量损失率突然跃进。再生粗骨料取代率小于75%时，质量损失率均小于2.3%，可见这个区域内的再生混凝土拥有较好的抗冻性能。但是总体来说粗骨料取代率越高其再生混凝土质量损失率越大，归结原因为，废弃再生骨料的空隙率要大于天然碎石，在冻融作用下，废弃粗骨料更容易出现冻胀破坏，进而影响再生混凝土整体的抗冻性能。
3结论
与普通混凝土相比，再生骨料表面的硬化水泥浆层会导致再生混凝土的界面结构更为复杂化，影响混凝土的硬化后的力学性质与耐久性。冻融破坏是造成混凝土结构耐久性失效的重要因素之一，冻融循环造成混凝土结构表层剥落和内部冻胀开裂，严重影响混凝土结构的使用寿命。与普通混凝土相比，由于废弃混凝土来源广泛、组分复杂、性能差异较大，再生粗骨料品质的差异导致再生混凝土抗冻机理更为复杂。
再生粗骨料采用废弃混凝土，内部结构损坏程度不同，但其孔隙率、吸水率均低于天然粗骨料成分，故而再生粗骨料取代率越高，使得再生混凝土的抗折强度越低。
再生混凝土试块和天然混凝土构件的冻融破坏，主要是由于动弹性模量随着冻融循环次数的升高而急剧降低，最终导致构件失去承载力所致，这个过程也伴随着构件质量损失。再生混凝土在冻融循环之后质量损失率随着取代率的增加而增加，同时冻融循环次数越多，质量损失率越显著。再生粗骨料取代率小于75%时，再生混凝土抗冻性能较好，但是随着取代率的增加，其抗冻性能是呈现下降的趋势。降低混凝土水灰比能有效提高混凝土的抗冻融循环能力。
当保持坍落度不变时，再生混凝土总用水量随再生混凝土骨料取代率增大而增加，当再生细骨料的取代率大于25%时，再生混凝土抗压强度随再生骨料取代率增加而降低，当再生骨料取代率为100%时，再生混凝土抗压强度只达到普通混凝土抗压强度的65%。再生混凝土离散型大于普通混凝土，当取代率达到35%，离散性最大。
再生混凝土由于再生骨料的掺加，而改变了混凝土的基本力学性能，且这种改变量大小与再生骨料的替代率、再生骨料本身的性状、外加掺合物如抗拉纤维、外加剂等因素有关，并可通过人为措施有效的改善再生混凝土的基本性能。此外，由于其基本力学性能的改变，造成其力学计算与普通混凝土的差别，在这方面还需进一步加深研究，以促进对建筑垃圾的有效利用，达到较好的经济、社会效益。
参考文献
[1]李文贵，龙初，罗智予，等.再生骨料混凝土破坏机理与改性研究综述[J].建筑科学与工程学报，2016，33（6）：60-72.
[2]杜文.再生骨料混凝土力学性能与盐冻耐久性研究[D].武汉：华中科技大学，2013.
[3]王秋菲，王盛楠等，国内外建筑废弃物循环利用政策比较分析.建筑经济.2015（6）：95-99
[4]WANG Wenjing，ZHAO Lin，LIU Yuanzhen，et al． Mix design for recycled aggregate thermal insulation concrete with mineral admixtures[J] . Magazine of Concrete Ｒesearch，2014，66（10）：492-504．
[5]马永志，邢振贤，韩岚岚，等.建筑垃圾骨料性能及再生混凝土的性能研究初探[J]．四川建材，2018，44（11）：20-21
[6]GB/T 50081—2002，普通混凝土力学性能试验方法标准[S]．
论文作者:杨恒,魏丽,彭炜,康健平,仇建儒
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年18期
论文发表时间:2019/12/10
标签：骨料论文; 混凝土论文; 损失率论文; 抗压强度论文; 质量论文; 强度论文; 性能论文; 《建筑学研究前沿》2019年18期论文;