經驗交流：再生混凝土的強度特征研究
發布時間：2010-01-14 共1頁
摘要：結合國內外量試驗結果，本文對再生混凝土的強度特征進行了詳細的綜述與分析。主要內容包括再生混凝土的抗壓強度及其變異特征、棱柱體強度與立方體抗壓強度的關系、再生混凝土的抗折和抗拉強度以及與鋼筋的粘結強度。最后建議了關于再生混凝土強度特征有待于進一步研究的問題。本文的研究結果對再生混凝土在實際中的推廣應用具有重要的價值。
關鍵詞：再生混凝土；強度特征；綜述分析
1．前言
與當前混凝土繁榮興旺的工程應用相對照，量廢棄混凝土建筑物和構筑物被拆除。據統計，我國目前每年由于建筑物拆除產生的廢棄混凝土已達1360萬噸。再生混凝土技術不但可以有效回收利用資源，且可解決部分環境問題，具有明顯的社會、經濟和環境效益，已經成為混凝土研究領域中的一個熱點問題。本文基于國內外量的試驗結果，詳細綜述分析了再生混凝土強度特征。對推動再生混凝土的進一步研究以及工程應用具有一定的意義和價值。
2．再生混凝土的強度特征
2.1 抗壓強度
Nixon、B.C.S.J、Ravindrarajah等、Gerardo]、Hansen、Ramamurthy和Mandal的試驗均發現，再生混凝土的抗壓強度較普通混凝土降低，降低幅度分別為20%、14% -32%、8% -24%、5%、5%-24%、15%-42%和15%。Wesche 綜合分析了Buck ,Malhotra以及Frondistou-Yannas 等人的試驗結果，發現再生混凝土的抗壓強度較普通混凝土降低約10%。刑振賢、肖建莊等的試驗也得出了類似的結果。一般認為，再生混凝土抗壓強度較普通混凝土降低的主要原因是：再生骨料孔隙含量較多，在承受軸向力時容易形成應力集中現象；再生混凝土抗壓強度的主要原因是由于再生骨料與新舊砂漿之間存在的較為薄弱的粘結區域；再則再生骨料的強度本身較天然骨料低。
Yoda則發現再生混凝土的抗壓強度較普通混凝土高出8.5%。Ridzua的試驗結果也表明再生混凝土的抗壓強度比普通混凝土高2%到20%。
Gupta還發現，當水灰比較低時，再生混凝土的抗壓強度低于普通混凝土的抗壓強度；但是當水灰比較高時，再生混凝土的抗壓強度反而高于普通混凝土。而且，再生混凝土的抗壓強度并不嚴格隨水灰比的增而減小。
不同研究者結論的差異來源于采用的再生骨料、試驗條件以及試驗方法的差異，關于這方面的研究仍有待于進一步研究。
2.2 抗壓強度的變異特性
B.C.S.J發現由試驗室試驗得到的再生混凝土抗壓強度的變異系數與普通混凝土差別不。Hansen、Coquillat、顏聰、Mukherjee等以及Larranag等人也得到了類似的結果。李佳彬完成了量試驗，發現再生混凝土抗壓強度的變異特性與普通混凝土無顯著差別，同時發現再生混凝土的抗壓強度服從正態分布和對數正態分布。
值得注意的是，上述這些試驗中采用的再生粗骨料均來源單一且質量較為均勻，對于實際工程中再生粗骨料來源不同的情況，廢棄混凝土的性能可能差異較，此時再生混凝土抗壓強度的變異性將會有所增加。
2.3 棱柱體抗壓強度與立方體抗壓強度的關系
試驗表明，再生混凝土軸壓強度試驗呈現的破壞過程與普通混凝土存在一定的差別，主要表現為更的脆性。由于再生混凝土材疏質脆，在軸向荷載的作用下，再生混凝土立方體試件橫向約束作用較普通混凝土弱，導致再生混凝土立方體抗壓強度與棱柱體強度相比增加不多，表現為再生混凝土軸壓強度與立方體抗壓強度的比值較普通混凝土增加，許多試驗都證實了這一點。
Xiao試驗給出的兩者間的關系為:
fc=0.80fcu（1）
前蘇聯給出的兩者之間的關系為:
fc=0.845fcu（2）
式中，fc和fcu分別為再生混凝土的棱柱體和立方體抗壓強度（MPa）。
綜合Ravindrarajah、Xiao、宋燦、de Oliverira]和施鐘毅]等人的試驗結果，本文建議再生混凝土棱柱體抗壓強度與立方體抗壓強度的關系為:
fc=0.824fcu（R=0.86）（3）
2.4 抗拉與抗折強度
Coquillat的試驗發現再生混凝土的劈裂抗拉強度與普通混凝土差別不。Muka的試驗也發現了類似的結果。Kawamura 和Torii的試驗表明再生混凝土的劈裂抗拉強度與普通混凝土幾乎相同，對于抗折強度，也有類似的結論。Ahmad的試驗也證實了上述結論。Ikeda等人則發現再生混凝土抗拉強度較普通混凝土約降低6%，而抗折強度卻沒有降低。
Gerardu則發現再生混凝土的劈裂抗拉強度較普通混凝土降低10%。Ravindrarajah和Tam的試驗表明，再生混凝土的抗拉強度與抗折強度均較普通混凝土降低10%。Malhotra的試驗得出了再生混凝土的抗折強度較普通混凝土降低的結論。Mandal 和Gupta的試驗結果發現再生混凝土各齡期的抗折強度均低于普通混凝土，平均降低幅度為12%。
另一方面，B.C.S.J.的試驗發現，再生混凝土的抗折強度約為其抗壓強度的1/5～1/8，這與普通混凝土基本類似。Sagoe-Crentsil等的試驗表明再生混凝土的抗拉強度與抗壓強度的比值略高于普通混凝土。Tavioli的試驗發現再生混凝土抗折強度與抗壓強度的關系與普通混凝土不同。Salem的研究發現ACI規范中關于普通混凝土抗拉強度與抗壓強度的計算公式也適用于再生混凝土，但關于普通混凝土抗折強度與抗壓強度的關系式則偏于保守。Gupta的試驗發現當水灰比較低時，再生混凝土的抗拉強度與抗折強度低于普通混凝土，而水灰比較高時，再生混凝土的抗拉強度與抗折強度則高于普通混凝土，同時發現再生混凝土抗折強度與抗拉強度隨齡期的增長規律與普通混凝土相同。
綜合以上試驗結果，可以看出再生混凝土的抗拉強度和抗折強度較普通混凝土降低0-10%，結合前述關于抗壓強度的試驗結果，可以發現再生混凝土的拉壓比和折壓比要較普通混凝土高。
2.5粘結強度
混凝土與鋼筋之間的粘結強度提供了兩者共同工作的基礎，因此再生混凝土與鋼筋之間的粘結強度對于評價再生混凝土能否作為結構混凝土應用于結構構件至關重要。
Mukai等人發現在靜力和疲勞荷載作用下，再生混凝土與鋼筋間的粘結強度均與普通混凝土差別不。Kakizaki指出再生混凝土與豎向鋼筋的粘結強度為橫向鋼筋的2.4-3.7倍。王濱生的試驗則發現再生混凝土與鋼筋的粘結強度高于普通混凝土，但特征滑移長度增加。Roos、顏聰和Jau等均發現再生混凝土與鋼筋的粘結強度低于普通混凝土。Jau等還發現再生混凝土抗折強度的變異性較普通混凝土高。
綜合以上研究結果，可以發現再生混凝土的粘結強度并不比普通混凝土顯著降低。因此，從這個角度來講，再生混凝土用于結構構件是可行的。
3 結論與建議
本文在國內外量相關試驗結果的基礎上，對再生混凝土的強度特征進行了較為系統的綜述分析。目前的研究未涉及再生混凝土多軸應力下的強度特征，關于再生混凝土重復荷載作用下的疲勞強度特征的研究也甚為薄弱，為了推動再生混凝土在實際工程中的推廣應用，有必要進一步開展上述這些方面的試驗研究。
