張桐銘 時(shí)廣鵬 何藝江 賈艷東

(遼寧工業(yè)大學(xué)土木建筑工程學(xué)院，遼寧錦州 121001)

隨著城市化進(jìn)程的加快，城市改造和建筑工業(yè)的迅速發(fā)展，作為主要建筑材料的混凝土正以驚人的速度消耗著天然骨料。與此同時(shí)，一些老舊建筑物、構(gòu)筑物、城市基礎(chǔ)設(shè)施的老化和服務(wù)年限到期，使得越來(lái)越多的土木工程建設(shè)項(xiàng)目報(bào)廢拆除，而產(chǎn)生大量的建筑拆除廢料和垃圾，由此造成諸多不良后果［1］。

所謂再生混凝土，就是將廢棄的混凝土塊經(jīng)破碎、篩分、凈化后按一定比例混合形成再生骨料，然后利用其部分或全部替代天然骨料配制而成的混凝土。再生混凝土是一種綠色生態(tài)混凝土，具有十分明顯的環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益［2，3］。再生骨料按照粒徑的大小分為再生粗骨料(粒徑大于5 mm)和再生細(xì)骨料(粒徑為0.16 mm～5 mm)。完全滿足世界環(huán)境組織提出的“綠色”的三大含義:1)節(jié)約資源、能源;2)不破壞環(huán)境，更有利于環(huán)境;3)可持續(xù)發(fā)展，既可滿足當(dāng)代人的需要，又不危害后代人。

目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于自密實(shí)再生混凝土構(gòu)件研究得還比較少，若對(duì)于自密實(shí)再生混凝土構(gòu)件及其性能有更進(jìn)一步的研究、使用之后，必將減少建筑垃圾，帶來(lái)良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

1 試驗(yàn)概況

1.1 試件設(shè)計(jì)

本次試驗(yàn)共制作12個(gè)尺寸為150 mm×150 mm×150 mm的立方體試件以及2根長(zhǎng)1.5 m，截面150 mm×200 mm的自密實(shí)混凝土梁(L-1(N)為自密實(shí)再生混凝土梁(試塊)，L-2(R)為自密實(shí)天然混凝土梁(試塊))為研究對(duì)象，混凝土粗骨料采用粒徑5 mm～20 mm連續(xù)級(jí)配，水泥為渤海牌42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥，細(xì)骨料為Ⅱ區(qū)中砂，水采用自來(lái)水。試件的基本尺寸參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 試件的基本尺寸參數(shù)

1.2 材料性能

混凝土按照C30強(qiáng)度等級(jí)設(shè)計(jì)［4］，混凝土各用料特征見(jiàn)表2，鋼筋采用HRB400，其主要力學(xué)性能見(jiàn)表3，配合比見(jiàn)表4，澆筑后室內(nèi)灑水養(yǎng)護(hù)(137，112)d，實(shí)測(cè)強(qiáng)度見(jiàn)表5。

表2 混凝土各用料特征

表3 鋼筋主要力學(xué)性能

1.3 試件制作及凍融

按預(yù)定尺寸加工模板，注意模板質(zhì)量。澆筑混凝土?xí)r，需要不斷插搗混凝土。澆筑完成后，清理試件外壁，并對(duì)試件進(jìn)行室內(nèi)養(yǎng)護(hù)。圖1為制作的梁。L-1養(yǎng)護(hù)137 d，L-2養(yǎng)護(hù)112 d后，對(duì)兩根梁及立方體試塊放在凍融箱進(jìn)行凍融，溫度條件為(-20℃～5℃)，凍融循環(huán)100次，最后貼應(yīng)變片進(jìn)行各類數(shù)據(jù)采集通道線的連接，進(jìn)行試驗(yàn)。

表4 混凝土配合比

表5 混凝土實(shí)測(cè)強(qiáng)度

圖1 梁制作

1.4 試驗(yàn)加載及量測(cè)

加載試驗(yàn)在校結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室5 000 kN壓剪試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行。試件加載由微機(jī)控制，加載分兩個(gè)階段，第一階段即荷載達(dá)到試件計(jì)算極限荷載70%前采用分級(jí)加載，之后采用連續(xù)加載，加載速度0.8 kN/s持荷90 s。每個(gè)試件跨中一側(cè)布置四處應(yīng)變片，試件兩側(cè)分別布置兩個(gè)縱向位移傳感器，并通過(guò)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)自動(dòng)記錄、量測(cè)，如圖2所示。

圖2 加載量測(cè)系統(tǒng)

2 試驗(yàn)現(xiàn)象

試驗(yàn)過(guò)程中兩試件的宏觀破壞現(xiàn)象有相似之處:加載初期試件處于彈性階段，無(wú)明顯變形;隨著荷載進(jìn)一步增加，可以看出試件逐漸變形，L-1加載到42 kN時(shí)出現(xiàn)微裂縫，加載到53 kN時(shí)裂縫間距106 mm;隨著荷載繼續(xù)增加，達(dá)到極限荷載120.4 kN，梁破壞;L-2加載到33 kN時(shí)出現(xiàn)微裂縫，加載到47 kN時(shí)裂縫間距95 mm，最大承載力為110.2 kN。試件的破壞形態(tài)見(jiàn)圖3。

圖3 試件破壞形態(tài)

3 主要試驗(yàn)結(jié)果及分析

1)荷載—變形曲線見(jiàn)圖4。2)極限承載力。兩試件的試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表6。由以上數(shù)據(jù)可以得出自密實(shí)再生骨料混凝土與自密實(shí)普通混凝土有相近的受力性能，自密實(shí)再生混凝土梁破壞荷載與自密實(shí)普通混凝土梁的破壞荷載值相近，因此在一些工程項(xiàng)目中可以使用自密實(shí)再生混凝土。

圖4 試件的荷載—位移曲線

表6 試件試驗(yàn)結(jié)果

4 結(jié)語(yǔ)

1)利用再生骨料配制自密實(shí)再生混凝土可行。2)自密實(shí)再生骨料混凝土梁凍融后承載力并不低于自密實(shí)天然骨料混凝土梁的承載力。

［1］張金鎖.薄壁方鋼管再生混合柱的軸壓和抗震性能試驗(yàn)研究［D］.廣州:華南理工大學(xué)，2011.

［2］孫躍東，肖建莊.再生混凝土骨料［J］.混凝土，2004(6):33-36.

［3］王武祥.建筑垃圾的循環(huán)利用［J］.建材發(fā)展導(dǎo)向，2005(1):67-71.

［4］賈艷東，王云洋，孫志屏，等.自密實(shí)再生混凝土配合比設(shè)計(jì)及力學(xué)性能試驗(yàn)研究［J］.四川建筑科學(xué)研究，2014，40(1):241-244，305.