再生大骨料自密实混凝土路面的力学性能试验研究

２０１８年第２期（总第３４０期）　Ｎｕｍｂｅｒ　２　ｉｎ　２０１８（Ｔｏｔａｌ　Ｎｏ．３４０）　混　凝　Ｃｏｎｃｒｅｔｅ　土　实用技术　ＰＲＡＣＴＩＣＡＬ　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００２—３５５０．２０１８．０２．０３９　再生大骨料自密实混凝土路面的　力学性能试验研究　王亚朋，，吴鑫淼　，杜帅　，郄志红　，张磊２　（１．河北农业大学城乡建设学院，河北保定０７１０００；２．河北建设集团有限公司混凝土分公司，河北保定０７１０００）　摘要：　为提高废弃混凝土的利用效率并有效降低能耗，采用液压破碎锤将旧混凝土路面破碎成１５０～３００　ｍｔｎ粒径的大骨料，　并用高压水流清洗，路面施工时，先在夯实后的地基上浇筑３０　ｍｍ的自密实混凝土垫层，再回填废弃混凝土以形成堆积体，将加　与不加膨胀剂的自密实混凝土灌入堆积体形成路面，养护并分别测定不同龄期的自密实混凝土试块及路面的强度和表观性能。　结果表明：再生大骨料自密实混凝土路面强度可高于原路面混凝土强度，在６％的膨胀剂掺量下，自密实混凝土试块强度降低了　３０．６％，而相应的再生大骨料自密实混凝土路面强度仅降低了５．４％，且掺加膨胀剂的路面裂缝状况明显好于不掺的情况。　关键词：废弃混凝土；再生大骨料；自密实混凝土；力学性能　中图分类号：ＴＵ５２８．０１　文献标志码：Ａ　文章编号：　１００２—３５５０（２０１８）０２—０１５４—０３　Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｓｔｕｄｙ　ｏｆ　ｒｅｃｙｃｌｅｄ　ｂｉｇ　ａｇｇｒｅｇａｔｅ　ｏｎ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ｓｅｒｆ－ｃｏｍｐａｃｔｉｎｇ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｐａｖｅｍｅｎｔ　ＷＡＮＧ　Ｙａｐｅｎｇ　，ＷＵＸｉｎｍｉａｏ　，ＤＵＳｈｕａｉ　，ＱｔＺＺｈｉｈｏｎｇ　，ＺＨＡＮＧＬｅｉ　（１．Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆＵｒｂａｎ　ａｎｄＲｕｒａｌＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，ＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＨｅｂｅｉ，Ｂａｎｄｉｎｇ０７１０００，Ｃｈｉｎａ；　２．Ｈｅｂｅｉ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　Ｇｒｏｕｐ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｃｏｎｃｒｅｔｅ　Ｂｒａｎｃｈ，Ｂａｎｄｉｎｇ　０７１０００，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｏｒ　ｅｎｈａｎｃｉｎｇ　ｔｈｅ　ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ　ｅｆｉｃｉｆｅｎｃｙ　ｏｆ　ｄｅｍｏｌｉｓｈｅｄ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ａｎｄ　ｒｅｄｕｃｅ　ｔｈｅ　ｅｎｅｒｇｙ　ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ，ｔｈｅ　ｈｙｄｒａｕｌｉｃ　ｈａｍｍｅｒ　ｗｉｌｌ　ｂｅ　ｔｈｅ　ｏｌｄ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｐａｖｅｍｅｎｔ　ｂｒｏｋｅｎ　ｉｎｔｏ　ｌａｒｇｅ　ａｇｇｒｅｇａｔｅ　ｐａｒｔｉｃｌｅ　ｓｉｚｅ　ｏｆ　１５０￣３００　ｍｍ．ａｎｄ　ｈｉｇｈ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｗａｔｅｒ　ｃｌｅａｎｉｎｇ．ｐｏｕｒｉｎｇ　３０　ｍｍ　ｓｅｌｆ－ｃｏｍｐａｃｔｉｎｇ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｃｕｓｈｉｏｎ　ｉｎ　ｆｉｒｓｔ　ａｆｔｅｒ　ｔａｍｐｉｎｇ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ　ｗｈｅｎ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ．ａｎｄ　ｔｈｅｎ　ｂａｃｋｆｉｌｌｉｎｇ　ｄｅｍｏｌｉｓｈｅｄ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｔｏ　ｆｏｒｍ　ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ，ｗｉｌｌ　ｗｉｔｈ　ａｎｄ　ｗｉｔｈｏｕｔ　ｔｈｅ　ｅｘｐａｎｓｉｏｎ　ａｇｅｎｔ　ｏｆ　ｓｅｌｆ－ｃｏｍｐａｃｔｉｎｇ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｉｓ　ｐｏｕｒｅｄ　ｉｎｔｏ　ｔｈｅ　ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ　ｆｏｒｍｉｎｇ　ｐａｖｅｍｅｎｔ，ｔｈｅ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ｏｆ　ｓｅｌｆ－ｃｏｍｐａｃｔｉｎｇ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｓｐｅｃｉｍｅｎｓ　ａｎｄ　ａｐｐａｒｅｎｔ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐａｖｅｍｅｎｔ　ａｔ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ａｇｅｓ　ｗｅｒｅ　ｍｅａｓｕｒｅｄ　ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｈａｔ　ｔｈｅ　ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｔｖｅ　ｓ￣ｅｎｇｔｈ　ｏｆｒｅｃｙｃｌｅｄ　ａｇｇｒｅｇａｔｅ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｐａｖｅｍｅｎｔ　ｃａｎ　ｂｅ　ｈｉｇｈｅｒ　ｔｈａｎｔｈｅ　ｏｒｉｇｉｎａｌｐａｖｅｍｅｎｔ　ｓ￣ｅｎｇｔｈ　ｏｆｃｏｎｃｒｅｔｅ．ｔｈｅ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ｏｆｔｈｅ　ｓｅｌｆ－ｃｏｍｐａｃｔｉｎｇ　ｃｏｎｃｒｅｔｅｂｌｏｃｋｉｓ　ｒｅｄｕｃｅｄｂｙ　３０．６％．ａｎｄｔｈｅ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｒｅｃｙｃｌｅｄ　ａｇｇｒｅｇａｔｅ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｐａｖｅｍｅｎｔ　ｉｓ　ｏｎｌｙ　ｒｅｄｕｃｅｄ　ｂｙ　５．４％ｗｉｔｈ　ａｄｄｉｎｇ　ｅｘｐａｎｓｉｏｎ　ａｇｅｎｔ　ｏｆ　６％．ａｎｄ　ｔｈｅ　ｃｒａｃｋ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ　ｏｆ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｐａｖｅｍｅｎｔ　ｍｉｘｅｄ　ｗｉｔｈ　ｅｘｐａｎｓｉｖｅ　ａｇｅｎｔ　ｉｓ　ｏｂｖｉｏｕｓｌｙ　ｂｅａｅｒ　ｔｈａｎ　ｔｈａｔ　ｗｉｔｈｏｕｔ　ａｄｍｉｘｔｕｒｅ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｄｅｍｏｌｉｓｈｅｄ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ；ｂｉｇ　ｒｅｃｙｃｌｅｄ　ａｇｇｒｅｇａｔｅｓ；ｓｅｌｆ－ｃｏｍｐａｃｔｉｎｇ；ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅ￣ｉｅｓ　０　引言　我国目前正处于土木基础设施新建和维修加固的高　峰期，每年在需求大量水泥混凝土产能的同时又产生大量　生大骨料自密实混凝土应用于实际大体积混凝土工程，特　别是路面工程的试验研究成果。本试验以路面工程为例，　研究这种再生大骨料自密实混凝土的路面力学性能，并对　比掺加膨胀剂的情况，确定再生大骨料代替部分自密实混　凝土应用于路面工程的可行性和有效性，为废弃混凝土在　的废弃混凝土，对环境产生很大影响。废弃混凝土的再生　利用技术可有效减少环境污染［１］，目前废弃混凝土再利用　公路工程的推广应用提供参考。　的主要方式为破碎为粗、细骨料后应用于混凝土中［２］，这种　方式的成本和能耗较高。对于直接拆除的废旧混凝土，冉　彦立等［３］通过自密实混凝土填充大粒径废弃混凝土堆积体　试验，可达到填充密实、黏结性良好和满足一定强度要求　的效果；王林富等　研究了再生大骨料自身强度及骨料取　代率对再生混凝土棱柱体抗压强度的影响。但目前鲜有再　收稿日期：２０１７－－０３－０１　１试验设计　１．１试验材料　水泥：太行山Ｐ·Ｏ　４２．５级水泥，密度为３　１００　ｋｇ／ｍ３　２８　ｄ　抗压强度５３．３　ＭＰａ。　粉煤灰：保定热电厂ＩＩ级粉煤灰，表观密度为２　２００　ｋｇ／ｍ　；　基金项目：河北省水利科研和推广计划项目（２０１６—６７）；河北农业大学校理工基金（ＬＧ２０１５０３０１）　·１５４·　砂：普通河砂，细度模数２．７４，属ＩＩ区中砂，其表观密度　为２　５９０　ｋｇ／ｍ　，含泥量为１．７５％　、　石：满城碎石，粒径５～１０　ｍｍ，表观密度为２　７４０　ｋｇ／ｍ　。　１．２配合比设计　根据前期试验研究，为满足该段道路路而设计强度婴　求，配制Ｃ４５强度等级的自密实混凝土。　外加剂：保定慕湖恒源新　建材公刮生产的复合外加　剂（主料为该公ｒ　的聚羧酸高性能减水剂ＰＣ３）。　膨胀剂：保定慕湖恒源新型建材公司的ＦＥＡ型膨胀剂　ＭＺＹ—Ａ７型　ｆ｝＝１于自密实混凝土｝扫于粉体系数大、砂率高、缺乏更多　的抵抗收缩的粗集料组分，施工浇筑后很容易因塑性收缩　而产生裂缝．因此，参照我　现行的ＪＧＪ　５５—２０ｌ１《普通混　凝土配合比没计规程》　、ＪＧＪ／Ｔ２８３—２０１２《自密实混凝土应　用技术规稃》【　配制两组试验配合比。第一组不掺加膨胀剂，　第二组掺加膨胀剂（内掺６％），分别浇筑在道路的不川区域　废弃混凝土块：粒径１００～３００　ｍｍ，ｌ｝１　３００　ｍｍ厚度的　通混凝土路而破碎所得。道路拆除前依据规范　￣ｘ，ｊ－路面　进行回弹强度检测，得到其抗　强度推定值为４６．８　ＭＰａ　、　用于对比强度和裂缝开展情况。配合比情况见表１　７　表１　自密实混凝土配合比及新拌性能　沣：Ｃ４５为不掺ＪＪ口膨胀剂纠ｉ；Ｃ４５一Ｐ为掺加膨胀剂组　１．３试验步骤　（１）原路面破碎。破碎粒径约为ｌ５０～３００　ｍｍ。　（２）整珲地基与清洗废弃混凝土碎块。　（３）浇筑自密实混凝土垫层。使用拌合楼乍产白密实　混凝土，泵车运输并浇筑３０　ｍｍ厚白密实混凝土垫层。　（４）混凝土　块填充。用铲车将石块填平，最高点不超　过路而，超过时进行人Ｔ调整　（５）自密实混凝土第二次浇筑：将掺加膨胀剂与不掺　加膨胀剂的自密实混凝土分别浇筑在两不Ｍ　域，直至浇　筑到路面高度。　（６）抹面　养护。待混凝土初凝后进行人—ｒ抹而，终凝后　洒水并用毛毡　盖养护７ｄ，每天洒水两次　步骤咩见图ｌ　自密实混凝Ｌ浇筑　整平　抹面　１．４混凝土强度检测　对于自密实混凝土试件强度的测定方法为：浇筑ｌ　００　ｍｍｘ　１００　ｍｍｘ１００　ｍｍ试块进行标准养护，测试７、ｌ４、２８　ｄ的抗　图１施工流程图　混凝土路面强度的测定方法：根据旧家现行规范对混　凝土路面进行回弹强度检测。经过角度修正、表面修正、　强度，参照我旧现行ＧＢ／Ｔ５００８ｌ一２００２《普通混凝土力　学性能试验方法标准》ｆ目测定自密实混凝土的抗压强度。　碳化修正（泵送混凝土附表Ｂ）后，确定浇筑道路强度　咩　表２　表２强度检测结果　注：Ｌ为新浇筑不掺加膨胀刹的再牛混凝土路　；Ｌ—Ｐ为新浇筑掺加膨胀剂的再，｛三混凝上路而　２试验结果与分析　２．１　强度分析　由表２叮得｝｝Ｊ以下结果：　（２）本次试验膨胀剂内掺６％条件下，无论是白密实ｊ昆　凝上试块强度还是再生大骨料自密实混凝土路面强度，在　小同龄期均小于对　的不掺膨胀剂情况　，其中自密实混凝　土试块强度较未掺加膨胀剂的强度在７～２８　ｄ龄期内强度　（１）再生混凝土路面的最终强度丰要取决于废弃混凝　降低１２．９％～３０．６％，掺加膨胀剂的再牛大骨料自密实混凝　土本身强度和其与自密实混凝土黏结强度，随着龄期的增　加，当自密实混凝土强度大于废弃混凝土大骨料强度时，　冉生大骨料自密实混凝土路面的强度叮高于原路面混凝　土强度。　土路面强度降低０．６％～６．１％，其降低幅度显著小于自密实　混凝土试块。　膨胀刹的掺加会在一定程度卜降低混凝土的抗压强　度，这与卡十膻吉ｌ　９ｌ、周俊龙　的结论相同。但孟志良等［…研究　·１　５５·　表明膨胀剂的掺加会提高自密实混凝土抗压强度，随着膨　胀剂掺量的南少到多，混凝土强度会先提高后减低，且其　向挤压，产生了侧限效果。　２．２裂缝分析　（１）由表３和图２中可得，掺加膨胀剂的路面表面情　况明显优于未掺加膨胀剂的路面，而且未掺加膨胀剂的路　面表面早期因为失水收缩产生龟裂纹理。南于膨胀剂反应　掺量为８％时抗压强度达到峰值。本试验中６％的掺量使得　强度降低可能因为膨胀剂种类与水泥品种因素不同使得　峰值较小．也说明这个峰值不是固定的。　（３）对于不掺膨胀剂的情况，ｌ４、２８　ｄ的混凝土路面强　度小于自密实混凝土试块强度，而掺膨胀剂条件下的混凝　土路面强度均高于相应的自密实混凝土试块强度。原因可　生成钙矾石，钙矾石晶体体积膨胀，膨胀应力可抵消一部　分塑性收缩造成的拉　力．从而改善？昆凝土开裂状况．并　膨胀剂可以改善新拌制混凝土的保水性，减小失水速率．　在一定程度卜也减少混凝土早期开裂。　能是因为由于膨胀作用使得路面混凝土水平方向受到侧　表３　Ｌ。（３　）正交试验结果的极差分析　参考文献：　ｆ１】王海超，孙利敏．再生大骨料自密实堆石混凝土力学Ｊ性能研究『Ｊ１．　混凝土，２０１３（８）：１３７—１３９．　【２】梁芮，于江，秦拥军．废弃混凝土再生骨料的研究综述ｌＪ１．混凝　土，２０１３（５）：９３—９６，１００．　１３冉彦立．３１自密实混凝土在废旧混凝土再生中的应用ＩＤ］．保定：河　（ａ）无膨胀剂２８　ｄ　（ｂ）掺加膨胀剂２８　ｄ　北农业大学．　【４】李静，王林富，刘震，等．再生大骨料影响自密实堆积混凝土力　学性能的试验研究『Ｊ１＿科学技术与工程，２０１Ｏ（１３）：３２７２—３２７５．　Ｉ１５回弹法检测混凝土抗压强度技术规程：５ｌＪＧＪ／Ｔ　２３—２０ｌ　１『Ｓ１．北京：　中国建筑工业出版社，２００１．　Ｉ６１ｌ普通混凝土配合比设计规程：ＪＧＪ　５５—２０ｌｌｆｓ１．北京：中国建筑　（ｃ）无膨胀剂９０　ｄ　（ｄ）挎加膨胀剂９０　ｄ　工业出版社，２０１　１．　【７】自密实混凝土应用技术规程：ＪＧＪ／Ｔ　２８３－－２０１２［￥１．北京：中国建　筑工业出版社，２０１２．　图２路面裂缝实况　（２）掺加膨胀剂的路面１４　ｄ后同样产生裂缝，是因为　膨胀剂的膨胀率受到较多因素的影响，膨胀剂的掺量或混　【８１ｌ普通混凝土力学性能试验方法标准：ＧＢ／Ｔ　５００８１－２００２　ｆｓ１．北　京：中国建筑工业出版社，２００２．　凝土中材料不同，膨胀剂的效果有可能完全不同㈣，因此　本次试验中掺加膨胀剂的混凝土在一定程度　未能达到　预期的效果完全抵偿混凝土的塑性收缩，可能使混凝土道　路在后期仍　现变形开裂。　【９１杜应吉．膨胀剂对混凝土主要性能影响的试验研究及其模糊评　价【Ｄ１．南京：河海大学，２００１．　Ｉ　１０间俊龙　彭胀剂对混凝土性能的影响『Ｄ】．重庆：重庆大学，２００４．　Ｉ　１　Ｉ　ｌ孟志良，李国宇，马晓伟，等　彭胀剂对自密实混凝土力学性能　３结论　（１）在白密实混凝土强度高于废弃混凝土强度条件下，　影响ｌＪｊ．混凝土，２０１３（５）：８９—９２．　最终路面的强度廿丁高于废弃混凝土强度，抗裂性能亦可满　足要求，说明再生大骨料自密实混凝土在路面工程中具有　推广潜力。　１　ｌ２Ｊ高培伟，卢小琳，唐明述．膨胀剂对混凝土变形性能的影响　南　京航空航天大学学报，２００６（２）：２５　１—２５５．　（２）掺加膨胀剂可以有效改善再生混凝土路面的强　第一作者：　王亚朋（１９９２一），男，硕士研究生，主要研究方向为废　度损失和抗裂性能，但膨胀剂的掺量问题应进一步研究　探索。　旧混凝土再利用。　联系地址　河北省保定市灵雨寺街２８９号河北农业大学城乡建　本次试验在对混凝土道路进行质量检验时只进行　了抗压强度检测以及直观的抗裂性能检验，今后还应对　设学院（０７１０００）　联系电话：　ｌ５０３１９７９３２５　通讯作者：　吴鑫淼（１９７２一），女，博士、教授、硕士导师。　再生大骨料混凝土进行抗渗、抗冻融等进一步的性能试　验研究。　·联系电话：　ｌ　３７８４９８５３８２　１　５６·