摘要:在稻壳灰等量取代水泥的掺量为20%定量的情况下，通过再生粗骨料不同比值等量取代天然骨料为15%，20%，25%，试配制4组混凝土试块，研究了再生骨料和稻壳灰复掺对混凝土力学性能的影响，提出了最佳取代量为稻壳灰20%、再生粗骨料为25%。同时，在现行普通混凝土配合比设计规程的基础上，给出了带修正系数0.467的复掺混凝土配制强度公式。
关键词:稻壳灰，再生骨料，抗压强度
稻谷是我国第一大粮食作物，稻壳是稻谷加工后的废弃物。在农村，稻壳仅被看作一种廉价的燃料，有时也被当成垃圾扔掉，有的农民甚至把稻壳和稻草一起放把火烧掉，对环境造成恶劣影响。研究人员王维红等[1]表示，在燃烧稻壳或制造水泥过程中将会产生大量的二氧化碳，是整治环境污染之必项。如果用稻壳灰来制造复合水泥，掺入到土木工程的混凝土中，就可以显著减少二氧化碳的排放。根据研究人员的反复试验[2]，利用稻壳灰的活性，在复合水泥中来自稻壳灰的成分可以占到20%。
再生骨料是指由废弃混凝土块破碎筛分后得到的再生粗、细骨料。研究人员邓寿昌等[3]仅采用再生粗骨料配制成再生混凝土，其抗压强度与普通混凝土相比几乎不下降，甚至还略高一些，但水泥用量要增加。研究表明，废弃混凝土再生利用是完全可行，再生骨料与天然骨料相比，其在物理性质、力学性能方面存在差异。目前，再生骨料和稻壳灰的复掺对混凝土性能的影响研究甚少，所以本文通过稻壳灰等量取代水泥定量为20%、再生骨料取代天然骨料为变量，进行复掺对混凝土物理性质和力学性能影响研究，在现行普通混凝土配合比设计规程的基础上，提出带修正系数的该混凝土强度配制公式，同时给出最佳取代量，龄期与抗压强度关系拟合方程，为工程应用提供借鉴。
1试验材料与方案
1.1试验材料
1)水泥:选用吉林省北方水泥有限公司生产的“庙岭”牌普通硅酸盐水泥，强度等级为42.5MPa;2)天然细骨料:选用吉林省延吉市的河砂;属于中砂，表观密度为2600kg/m3，含水率为0%;3)稻壳灰:选用湖北省恩施州巴东县这个稻壳灰是80目低水分烘干除尘稻壳粉;4)天然粗骨料:选用吉林省延吉市的碎石;碎石的最大粒径为30mm，表观密度为2680kg/m3，含水率为0%;5)再生粗骨料:选自吉林省延吉市住建检测中心所试压完的混凝土100×100试块，将其破碎后用30mm筛口筛选;6)水:自来水。
本试验按照GB/T50080—2016普通混凝土拌合物性能试验方法标准进行。
1.2配合比设计
2试验检测与分析
2.1坍落度试验
坍落度试验与试块制作如图1所示。
文献[2][4]中得出再生骨料的吸水率远大于天然骨料。本文首先把天然骨料冲洗干净，并晒干以后使用，因此选用的天然骨料含水率为0、含泥量为0;可是再生骨料里可能会有含泥量，所以掺再生骨料而配制混凝土时，发现明显比普通混凝土干燥。
2.2混凝土配制强度的修正公式
试件配制完成后分别依据GB/T50081—2002普通混凝土力学性能试验方法标准，GB/T50082—2009普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准测试了不同掺量下的混凝土抗压强度。
该混凝土试块抗压强度检测结果如表2所示。
本文的混凝土设计强度等级为C40，但表1中可以看出普通混凝土与复掺混凝土抗压强度均未达到C40，可能是因为再生骨料和稻壳灰的复掺，再加上养护温度与湿度达不到标准养护条件。根据混凝土试块实测值和计算值的对比分析，认为第4组复掺混凝土的抗压强度最高，因此，在式(1)的基础上，提出带修正系数0.467的复掺混凝土配置强度公式:
2.3龄期与混凝土抗压强度关系
由表1可以看出，随着龄期和再生骨料的取代量增加，再生混凝土的抗压强度也增加。利用软件origin2019版本，将上述数据进行分析，其龄期和混凝土的抗压强度关系如图2所示。
由图2可知，第1组，即:当稻壳灰取代量为0%、再生骨料取代量为0%时，普通混凝土的龄期和抗压强度关系，满足拟合方程11.767+2.154x-0.044x2(R2=1)。
由图2可知，第2组，即:当稻壳灰取代量为20%、再生骨料取代量为15%时，该混凝土的龄期和抗压强度关系，满足拟合方程5.34+0.594x-0.001x2(R2=1)。由图2可知，第3组，即:当稻壳灰取代量为20%、再生骨料取代量为20%时，该混凝土的龄期和抗压强度关系，满足拟合方程8.503+0.231x+0.009x2(R2=1)。
由图2可知，第4组，即:当稻壳灰取代量为20%、再生骨料取代量为25%时，该混凝土的龄期和抗压强度关系，满足拟合方程6+0.957x-0.013x2(R2=1)。
由图2，对比分析第2，3，4三组试验数据得出，当稻壳灰取代量为20%、再生骨料取代量由15%增加到20%时，混凝土抗压强度提升不明显。但是，当再生骨料取代量增加到25%时，混凝土抗压强度提升明显，强度增长速率最理想，28d抗压强度最大，达到45.06MPa。本文建议的最佳取代量为第4组，即:稻壳灰取代量为20%、再生骨料取代量为25%。
3结语
在保持稻壳灰的掺量为20%不变的情况下，通过再生骨料不同比值取代，研究了再生骨料和稻壳灰复掺对混凝土力学性能的影响，得出了以下结论:
1)随着再生骨料的取代量由15%增加到20%时，混凝土抗压强度提升不明显。但是，当再生骨料取代量增加到25%时，混凝土抗压强度提升明显，28d抗压强度最大。
2)本文建议的最佳取代量为稻壳灰20%、再生粗骨料为25%。同时，给出混凝土龄期和抗压强度关系之拟合方程。
3)在现行普通混凝土配合比设计规程的基础上，提出带修正系数0.467的复掺混凝土配制强度公式，为工程应用提供借鉴。——论文作者：吴炫儒方光秀*许珉豪李忠信
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