２０１３年８月 三明学院学报 Ａｕｇ．２０１３ 第３０卷第４期 Ｊ０ＵＲＮＡＬ ＯＦ ＳＡＮＭＩＮＧ ＵＮｌＶＥＲＳＩＴＹ Ｖｏ１．３Ｏ Ｎｏ．４ 再生骨料取代率对混凝土抗压性能的影响 陈宝皤 ０ （１．黎明职业大学土木建筑工程学院，福建泉州３６２０００； ２．黎明职业大学实用化工材料福建省高等学校应用技术工程中心，福建泉州３６２０００） 摘要：以再生骨料、天然骨料、河砂、Ｐ・０４２．５Ｋ普通硅酸盐水泥、粉煤灰、￥９５粒化高炉矿渣粉、自研的ＭＰＥ— ＧＡＡ—ＡＡ—ＡＭＰＳ三元共聚聚羧酸类高效减水剂为主要原料，通过再生骨料不同取代率制作了５２０个再生骨料混凝 土试块，运用普通混凝土力学性能试验方法，对再生骨料混凝土的抗压强度、回弹值、弹性模量和单轴受压进行综合 试验。结果显示：再生骨料混凝土抗压强度的发展规律与普通混凝土存在一些差异：再生骨料取代率直接影响着再生 骨料混凝土各龄期的抗压强度、单轴受压应力一应变关系、弹性模量以及再生骨料混凝土修正后回弹值。通过加入自 研的ＭＰＥＧ从一从一ＡＭＰＳ三元共聚聚羧酸类高效减水剂，以５Ｏ％再生骨料取代率，配制设计强度为３０ ＭＰａ的再生 骨料混凝土是最切合实际的。 关键词：再生骨料混凝土；再生骨料取代率；抗压强度；弹性模量；回弹值 中图分类号：ＴＵ５２８ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７３—４３４３（２０１３）０４—００９４－０７ Ｔｈｅ Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ Ｒｅｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｏｆ Ｒｅｃｙｃｌｅｄ Ａｇｇｒｅｇａｔｅ Ｏｉｌ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ ＣＨＥＮ Ｂａｏ—ｆａｎｌ， 仃．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆＣｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｌｉｍｉｎｇ Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｑｕａｎｚｈｏｕ ３６２０００，Ｃｈｉｎａ； ２．Ａｐｐｌ＆ｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｅｎｔｅｒ ｏｆ阿 Ｐｒｏｖｉｎｃｉａｌ Ｈｉｇｈ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎｆｏｒ Ｐｒａｃｔｉｃａｌ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍａｔｅｒｉａｌ， Ｌｉｍｉｎｇ Ｖｏｃａｔｏｉｎａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｑｕａｎｚｈｏｕ ３６２０００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｒｅｃｙｃｌｅｄ ａｇｇｒｅｇａｔｅ，ｎａｔｕｒａｌ ａｇｇｒｅｇａｔｅ，ｒｉｖｅｒ ｓａｎｄ，ｏｒｄｉｎａｒｙ ｐｏｒｔｌａｎｄ ｃｅｍｅｎｔ ｇｒａｄｅ Ｐ・０４２．５Ｒ，ｆｌｙ ａｓｈ，￥９５ ｇｒａｎｕｌａｔｅｄ ｂｌａｓｔ－ｆｕｒｎａｃｅ ｓｌａｇ ａｎｄ ｈｏｍｅｍａｄｅ ｐｏｌｙｃａｒｂｏｘｙｌａｔｅ ｔｅｒｐｏｌｙｍｅｒ ｓｕｐｅｒｐｌａｓｔｉｃｉｚｅｒ ｏｆ ＭＰＥＧＡＡ－ＡＡ－ＡＭＰＳ ｓａ ｍａｉｎ ｒａｗ ｍａｔｅｒｉａｌｓ，５２０ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｓａｍｐｌｅｓ ｂｙ ＲＡＣ、ｖｉｍ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｒｅｐｌａｃｅｍｅｎｔ ａｒｔｅ ａｒｅ ｍａｄｅ，ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｃｏｍ－ ｐａｒｉｓｏｎ ｔｅｓｔ ａｂｏｕｔ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ，ｕｎｉａｘｉａｌ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ，ｅｌａｓｔｉｃ ｍｏｄｕｌｕｓ ａｎｄ ｒｅｂｏｕｎｄ ｖａｌｕｅ ｏｆ ＲＡＣ ｉｓ ｃａｒｄｅｄ ｏｕｔ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｌａｗ ｂｅｔｗｅｅｎ ＲＡＣ ａｎｄ ｏｒｄｉｎａｒｙ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｉｓ ｄｉｆｅｒｅｎｔ．Ｔｈｅ ｒｅｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｏｆ ｒｅｃｙｃｌｅｄ ａｇｇｒｅ－ ｇａｔｅ ｉｓ ｈｔｅ ａｍｉｎ ｎｉｆｌｕｅｎｃｉｎｇ￣．ｃｔｏｒｓ ｏｆ ｈｔｅ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ ｓｔｒｅｎ￣ａ ｎｉ ｅａｃｈ ａｇｅｓ，ｕｎｉａｘｉａｌ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ ｓｔｒｅｓｓ—ｓｔｒａｉｎ ｅｒｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｅｌａｓｔｉｃ ｍｏｄｕｌｕｓ ａｎｄ ｅｒｖｉｓｅｄ ｅｒｂｏｕｎｄ ｖａｌｕｅ ｏｆ ＲＡＣ．Ｗｉｈｔ ｔｈｅ ５０％ｒｅｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｒａｔｅ ｏｆ ｒｅｃｙｃｌｅｄ ａｇｇｒｅｇａｔｅ，ｉｔ ｉｓ ｔｈｅ ｍｏｓｔ ｐｒａｃ— ｔｉｃａｌ ｔｏ ｏｂｔａｉｎ ｔｈｅ ＲＡＣ ｗｈｏｓｅ ｄｅｓｉｇｎ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｒｅａｃｈｅｄ ３０￣，ｌＰａ ｂｙ ｔａｋｉｎｇ ｉｎ ｈｏｍｅｍａｄｅ ｐｏｌｙｃａｒｂｏｘｙｌａｔｅ ｔｅｒｐｏｌｙｍｅｒ ｓｕｐｅｒ－ ｐｌａｓｔｉｃｉｚｅｒ ｏｆ ＭＰＥＧＡＡ－ＡＡ—ＡＭＰＳ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＲＡＣ；ｒｅｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｏｆ ｅｒｃｙｃｌｅｄ ａｇｇｒｅｇａｔｅ；ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ ｓ￣ｅｎｇｔｈ；ｅｌａｓｔｉｃ ｍｏｄｕｌｕｓ；ｒｅｂｏｕｎｄ ｖａｌｕｅ 再生骨料混凝土是利用旧建筑物上拆下来的废弃混凝土块，经过清洗、破碎、筛分和按一定比 例相互配合后，作为部分或全部骨料重新拌制的混凝土【ｌ】。它是对废旧混凝土的再加工，使其恢复（或 部分恢复）原有的性能，成为新的建材产品。 近年来，我国城乡建设飞速发展，大量房屋及基础建设不断更新，随之产生的建筑垃圾也越来 收稿日期：２０１３－０４－１６ ’ 基金项目：福建省教育厅科研计划项目０Ａｌｉ３２９，ＪＡ１２４１２）；福建泉州市技术研究与开发重点资助项目（２０１０Ｇ７） 作者简介：陈宝番，男。福建泉州人，副教授；研究方向：主建筑废渣综合利用、高性能混凝土外加剂研发。 第４期 陈宝瑶：再生骨料取代率对混凝土抗压性能的影响 一９５一 越多，利用建筑垃圾生产再生骨料应用于再生骨料混凝土及再生骨料混凝土砌块，对于节约资源、 保护环境和实现建筑业的可持续发展具有重要意义【２ 。再生骨料混凝土的应用是将来绿色混凝土 技术发展的一个方向【嗣。目前，许多学者已经对再生混凝土的力学性能进行大量研究［７＿ ”，但得出的 结论差异却很大。大部分研究人员研究的成果普遍认为：再生骨料混凝土的抗压强度大致比普通混 凝土低．但也有研究人员试验研究的结果与上述结论截然相反，认为再生骨料混凝土的强度可能高 于普通混凝土。 为实现废弃混凝土的有效利用，考虑到混凝土的区域性、再生骨料自身的复杂性等特点，本文 以当地废弃混凝土为主要原料，通过两次颚式破碎等加工手段以获得再生骨料，并制作不同再生骨 料取代率的再生骨料混凝土试块，养护一定龄期后，对再生骨料混凝土的抗压强度、单轴受压、弹性 模量和回弹值等抗压性能进行综合试验，重点考察了不同再生骨料取代率对再生骨料混凝土抗压 性能的影响以及再生骨料混凝土抗压强度的发展规律，为进一步研究高性能再生骨料混凝土打下 坚实基础。 １材料与方法 １．１研究材料 试验所采用的材料有水泥、天然细骨料、天然粗骨料、再生骨料、粉煤灰、粒化高炉矿渣、自研的 ＭＰＥＧＡＡ—ＡＡ—ＡＭＰＳ三元共聚聚羧酸类高效减水剂和拌合水等。 １．１．１水泥（Ｃ） 安徽海螺牌Ｐ・０４２．５Ｒ普通硅酸盐水泥，其基本性能的测试按ＧＢ １７５—２００７，ｘＧｌ一２００９《通用 硅酸盐水泥》进行，指标如表１所示。 表１ Ｐ・０４２．５Ｒ普通硅酸盐水泥的基本性能指标 １．１．２粉煤灰（ＦＡ） Ⅱ级粉煤灰，其基本性能的测试按ＧＢ／Ｔ １５９６￣２００５ｔ 《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》的要求 进行。指标见表２。 表２Ⅱ级粉煤灰的基本性能指标 １．１．３粒化高炉矿渣粉（ＧＢＦｓ） 采用￥９５级粒化高炉矿渣粉，其基本性能按ＧＢ／Ｔ １８０４６－－２００８ｔ 司《用于水泥和混凝土中的粒化 高炉矿渣粉》进行测定，指标见表３。 表３ ｓ９５粒化高炉矿渣粉的基本性能指标 一９６一 三明学院学报 第３０卷 １．１．４细骨料（ｓ） 河砂，级配良好，属于中砂，其基本性能的测定按ＧＢ／ｒ１４６８４－－２０１ｌｔａ，￣ ｝筑用砂》的要求进行，指标见表４。 表４河砂的基本性能指标 １．１．５天然粗骨料（ＮＡ） 泉港普通碎石，粒径５～２０ ｍｍ，其基本性能的测试按ＧＢ／Ｔ １４６８５－－２０１１ｔ 《建筑用卵石、碎石》 的规定进行，指标见表５。 表５天然粗骨料的基本性能指标 １．１．６高效减水剂（ＭＰＥＧＡＡ一从一ＡＭＰＳ） 自研的ＭＰＥＧＡＡ—ＡＡ—ＡＭＰＳ三元共聚聚羧酸类高效减水？￣ｌｔ坷，其基本性能按ＧＢ ８０７６－－２００８ｔ ＇】 《混凝土外加剂》进行测试，指标见表６。 表６ ＭＰＥＧＡＡ—ＡＡ—ＡＭＰ３三元共聚聚羧酸类高效减水剂的基本性能指标 １．１．７再生骨料（ＲＣＡ） 采用强度等级为Ｃ３０的废弃混凝土，经破碎、筛分得到的粒径为５￣２０ ｍｍ的骨料，其基本性能 按ＧＢ／Ｔ １４６８５－－２０１ｌ《建筑用卵石、碎石》的要求进行测试，指标如表７所示。 表７再生骨料的基本性能指标 １．１．８水 普通自来水。 １．２试验配合比 为了研究再生骨料混凝土（ＲＡＣ）的抗压性能，试验设计了ＲＡＣ－０、ＲＡＣ一２５、ＲＡＣ－５０、ＲＡＣ－７５及 ＲＡＣ一１００系列配合比。其中，水胶Ｉ：￣（Ｗ／Ｂ，其中Ｂ为胶凝材料用量，即水泥Ｃ、粉煤灰ＦＡ和粒化高炉矿 渣粉ＧＢＦＳ总用量）为０．４２，粉煤灰ＦＡ和粒化高炉矿渣粉ＧＢＰＳ总掺量占胶凝材料总用量的为２５％（福 建省建设厅强制性规定），再生骨料取代率依次为０、２５％、５０％、７５％￣１１ １００％。具体配合比如表８所示。 表８ ＲＡＣ配合比 一９８一 三明学院学报 第３Ｏ卷 代率超过５０％时，ＲＡＣ的立方抗压强度降幅明显。主要是由于ＲＡＣ中的新旧砂浆界面所形成的大 量孔隙和微裂纹，不但降低了再生骨料与新旧砂浆之间的粘接强度，而且在轴向应力作用下容易产 生应力集中的原因所造成的。 ２．３ ＲＡＣ立方体抗压强度与龄期之间的关系 图３是在水胶比为０．４２情况下，不同再生骨料取代率的ＲＡＣ立方抗压强度随龄期的发展规 律。由图３可知，ＲＡＣ立方抗压强度随龄期的发展规律与ＮＣ的发展规律有所不同。当龄期小于２８ ｄ时，ＮＣ立方抗压强度的增长速度较ＲＡＣ快；龄期超过２８ ｄ后，ＲＡＣ立方抗压强度增长速度则明 显快于ＮＣ。原因是再生骨料在混凝土搅拌过程中吸收一定水份，这些水份随着水泥水化的进行。将 不断释放出来，以保证ＲＡＣ在较长时段内保持一定的湿度；再者是由于配制ＲＡＣ时掺人的自研 ＭＰＥＧＡＡ—ＡＡ—ＡＭＰＳ三元共聚聚羧酸类高效减水剂具有内养护的作用，从而促进了ＲＡＣ立方抗压 强度的发展。从图３还可看出，当再生骨料取代率小于５０％时，养护２８ ｄ后的ＲＡＣ立方抗压强度可 达３０ ＭＰａ以上，当取代率大于５Ｏ％时，养护２８ ｄ后的ＲＡＣ立方抗压强度低于３０ ＭＰａ。由此可见。 配制强度为３Ｏ ＭＰａ的ＲＡＣ，再生骨料取代率可取５Ｏ％。 墨 黑 耋 ’ ‘ ０ 重 ｕ Ｏ Ｕ 薹 Ｒｅｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｏｆ ＲＣＡ ｂｙ ｍａｓｓ／％ 图２ ＲＡＣ抗压强度与再生骨料取代率之间的关系 图３ ＲＡＣ立方抗压强度与龄期之间的关系 ２．４ ＲＡＣ修正后回弹值与再生骨料取代率之间的关系 图４是实测ＲＡＣ修正后回弹值与再生骨料取代率之间的关系。由图５可知，ＲＡＣ修正后回弹 值比ＮＣ低，而且ＲＡＣ修正后回弹值随着再生骨料取代率的增大而降低，当再生骨料取代率为５０％ 时，ＲＡＣ的修正后回弹值较ＮＣ降低了２２．７％；当取代率达１００％时，其修正后回弹值则减小了 ４２．２％。原因是随着再生骨料取代率的增大，水泥砂浆相对数量增多，造成ＲＡＣ表面硬度的降低，从 而导致ＲＡＣ修正后回弹值的下降。 专莹 葛喜 藿 乏 呈 ｛ｉ凹＆ 盖喜 Ｒｅｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｏｆ ＲＣＡ ｂｙ ｍａｓｓ／％ 图４ ＲＡＧ修正后回弹值与再生骨料取代率之间的关系 图５ ＲＡＣ弹性模量与再生骨料取代率之间的关系 一１００一 三明学院学报 第３０卷 ３结论 （１）ＲＡＣ的破坏特征与ＮＣ基本相同，是微裂纹的发展、汇合和贯穿的过程。 （２）再生骨料取代率是ＲＡＣ抗压性能最主要影响因素之一，ＲＡＣ抗压性能随着再生骨料取代率 的增加而降低，但降低幅度随龄期的延长而有所减小。修正后回弹值有着与抗压强度基本一致的规 律。随着再生骨料取代率的提高，混凝土的弹性模量有所降低。 （３）ＲＡＣ抗压性能好坏主要决定于界面过渡区的微观结构。随着再生骨料取代率的提高，孔隙 与微细裂缝相对较大且较多，氢氧化钙和钙矾石晶体含量相对提高。 （４）以５Ｏ％再生骨料取代率，配制设计强度为３０ ＭＰａ的ＲＡＣ，从ＲＡＣ抗压性能的技术层面上 看，是最切合实际的。这一结果将为今后研究ＲＡＣ结构承载力和变形提供主要依据，对分析构件极 限状态时截面的应力分布、弹塑性全过程以及抗震结构和抗爆结构的延性和恢复力特性的研究将 具有重要的指导意义。 参考文献： 【１】潘国锋，张惠华．骨料取代率对方钢管再生混凝土短柱力学性能的影响Ⅱ】．福建建筑，２０１３，１７７（３）：２２－２３． 【２ ＣＨＥＮ ２】Ｂ Ｆ．Ｂａｓｉｃ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ａｎｄ ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｒｅｃｙｃｌｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ Ｕ】．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｗｕｈａｎ Ｕｎｉｖｅｒ－ ｓｉｔｙ ｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ：Ｍａｔｅｒ Ｓｃｉ Ｅｄ，２０１３，２８（１）：１０４—１０９． 【３】徐平，张敏霞．我国建筑垃圾再生资源化分析Ⅱ］．能源环境保护，２００９，１２２（２）：２４－２６． 【４】全洪珠，袁传鹏，迟玉锦．再生粗骨料取代率对混凝土各项性能的影响Ⅱ】．青岛理工大学学报，２０１１，３２（４）：１２—１７． 【５】余晓峰，姚谦峰．再生骨料混凝土密肋复合墙体受力性能试验研究Ｕ】．西安建筑科技大学学报：自然科学版，２００９， ４１（１２）：８２７—８３０． 【６】马静，王振波．再生骨料混凝土破坏形态研究Ⅱ】．混凝土，２０１２，２７２（６）：４３—５０． 【７】应敬伟，肖建庄．再生骨料取代率对再生混凝土耐久性的影响 ．建筑科学与工程学报，２０１２，２９（１）：５６—６２． 【８】ＥＴｘＥＢＥＲＲＩＡ Ｍ，ＶＡＺＱＵＥＺ Ｅ，ＭＡＲｌ Ａ，ｅｔ ａ１．Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ ｒｅｃｙｃｌｅｄ ｃｏａｒ￣ａｇｇｒｅｇａｔｓｅ ａｎｄ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｎ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｒｅｙｃｃｌｅｄ ａｇｇｒｅｇａｔｅ ｃｏｎｃｒｅｔｅ［Ｊ］．Ｃｅｍｅｎｔ ａｎｄ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ，２００７，３７（５）：７３５—７４２． 【９】干伟忠，Ｒａｕｐａｃｈ Ｍ，金伟良，等．杭州湾跨海大桥混凝土结构耐久性原位监测预警系统Ｕ】．中国公路学报，２０１０， ２３（２）：３０—３５． 【１Ｏ】刘庆涛，岑国平，王硕太．机场道面再生混凝土研究应用现状与发展Ｕ】．路基工程，２０１１（２）：３８—４０． 【１１】肖建庄，范玉辉，林壮斌．再生细骨料混凝土抗压强度试验Ｄ】．建筑科学与工程学报，２０１１，２８（４）：２６—２９． 【１２】ＧＢ／Ｔ １５９６－－２００５用于水泥和混凝土中的粉煤灰【Ｓ】．北京：中国标准出版社，２００５． 【１３】ＧＢ／Ｔ １８０４６－－２００８用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉［Ｓ】．北京：中国标准出版社，２００８． 【１４】ＧＢ／Ｔ １４６８４－－２０１１。建筑用砂【ｓ】．北京：中国建筑工业出版社，２０１１． 【１５】ＧＢ／Ｔ １４６８５￣２０１１建筑用卵石、碎石【ｓ】．北京：中国建筑工业出版社，２０１１． 【１６】陈宝番．ＭＰＥＧ从一ＡＡ一＾ＭＰｓ三元共聚聚羧酸类高效减水荆的合成及性能Ⅱ】．三明学院学报，２０１２，２９（６）：６６—７１． 【１７Ｊ ＧＢ ８０７６￣２００８混凝土外加剂【ｓ】．北京：中国建筑工业出版社，２００８． 【１８】ＧＢ／Ｔ ５００８１￣２００２普通混凝土力学性能试验方法标准［Ｓ】．北京：中国建筑工业出版社。２００３． 【１９】Ｊｑ／Ｔ ２３—２Ｏ１１回弹法检测混凝土抗压强度技术规程【ｓ】．北京：中国建筑工业出版社，２０１１． 【２ｏ１ ＧＢ ５００１０－－２０１０混凝土结构设计规范【ｓ】．北京：中国建筑工业出版社，２０１１．