循环再生骨料混凝土强度性能研究.pdf

2 0 1 5年 第 9 期 ( 总 第 3 1 1期) N u mb e r 9 i n 2 0 1 5 ( T o t a l N o 3 1 1 混 凝 土 Co nc r e t e 理论研究 THEORETI CAL RES EARCH d o i ： 1 0 3 9 6 9 i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 5 0 9 0 1 4 循环再生骨料混凝土强度性能研究 朱平华。易磊， 王新杰 ( 常州大学 土木工程系， 江苏 常州 2 1 3 1 6 4 ) 摘要： 为了探讨废弃再生混凝土作骨料制备结构混凝土的可行性 ， 从强度性能人手 ， 首先用加速碳化试验制备 了相当于在保 护层混凝土碳化引起钢筋锈蚀的一般环境下先后使用了2个 5 0年的循环再生混凝土骨料 ， 然后试验分析了循环再生混凝土强 度与循环再生骨料取代方式及取代率之间的关系。 结果表明： 仅用循环再生粗骨料取代天然粗骨料的循环再生混凝土立方体抗 压强度和劈裂抗拉强度与循环再生粗骨料取代率均呈三次抛物线关系， 但拐点( 最优与最不利取代率) 与合理取代区间不一致； 仅用循环再生细骨料取代天然细骨料及循环再生粗细骨料同时取代天然骨料条件下 ， 强度与循环再生细骨料取代率 、 循环再生 粗细骨料取代率呈 直线 下 降关 系 ； 两种 强度 之 间呈 指数 函数关 系 ； 以短 期强度 性 能考核 ， 循 环再 生粗 细骨 料分 别达 到 G B T 2 5 1 7 7 -2 0 1 0 ( 混凝土用再生粗骨料 I I 类与 G B T 2 5 1 7 6 -2 0 1 0 ( 混凝土和砂浆用再生细骨料) I l l 类标准要求 ， 在循环再生 粗细骨料单独与同时取代天然粗细骨料不超过 7 0 与5 0 条件下用于制备 C 3 0 结构混凝土是可行的。 关键词： 再生混凝土； 循环再生骨料； 立方体抗压强度； 劈裂抗拉强度 ； 取代方式 ； 取代率 中图分类号： T U 5 2 8 O 1 文献标志码： A 文章编号 ： 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 5 ) 0 9 0 0 5 0 0 4 R e s e a r c h o n s t r e n g t h p r o p e r t i e s o f c o n c r e t e u s i n g a g g r e g a t e s f r om r e p e a t e dly r e c y c l i n g c o n c r e t e wa s t e Z HU P i n g h u a，Y I Le i ， WANG Xi n j i e ( De p a r t me n t o f C i v i l E n g i n e e r i n g， C h a n g z h o u Un i v e r s i t y， C h a n g z h o u 2 1 3 1 6 4， C h i n a ) Ab s t r a c t ： T h e s tr e n g t h p r o p e r t i e s o f r e c y c l e d a g g r e g a t e c o n c r e t e ( RAC) u s i n g a g g r e g a t e s f r o m r e p e a t e d l y r e c y c l i n g c o n c r e t e wa s t e we r e s t u d i e d Th e r e l a t i o n s h i ps b e t we e n c u b e c o mp r e s s i v e s t r e n g t h a nd s p l i t t i ng t e n s i l e s t r e n g t h a nd b e t we e n e a c h s tre n g t h a n d r e p l a c e me n t r a t i O o f r e c y c l e d a gg r e g a t e t o n a t u r a l a g g r e g a t e we r e e s t a bl i s h e d The r e s ul t s s h o w tha t the s t r e n g th p r o p e i e s o f RAC wi th the d e s i g n s tr e n g th o f 3 0MPa c a n b e s a tis fie d whe n the q u i t y o f r e c y c l e d c o a r s e a n d fin e a g g r e g a t e s me t r e s p e c ti v e l y the n e e ds o f Gr a d e I I i n GB T 2 5 1 7 7 - 2 01 0 a n d Gr a d e I l I i n GB T 2 51 7 6- 2 01 0， wi th t h e r e p l a c e me n t r a t i o t o na tur a l c o a r s e a g g r e g a t e a n d n a t u r a l fin e a g gre ga t e n o mo r e tha n 7 0 a n d 5 0 Bo th s tre n g ths de c r e a s e d a n d the n i n c r e a s f o r a wh i l e b e f o r e d e s c e n ding a ga i n wi th i n c r e a s i n g r e p l a c e me n t r a tio o f r e c y c l e d c o a r s e a g g r e g a t e， a n d d e c r e a s c o n tin u o u s l y wi t h t h e i n c r e a s e o f r e p l a c e me n t r a ti o o f r e c y c l e d fin e a g g r e ga t e Th e r e l a ti o ns h i p b e t we e n c u b e c o mp r e s s i v e s tre n g t h a n d s p l i t tin g t e n s i l e s tre n g th o f RAC i s f o u n d t o be e x p o n e n t i a l f u n c ti on Key wor ds： r e c y c l e d a g g r e ga t e c o nc r e t e； rep e ate d l y r e c yc l e d a g gre g a t e； c u be c o mp r e s s i v e s tre n g th ； s p l i t t i n g t e n s i l e s tre n g th； r e pl a c e m e n t mo de； r e p l a c e m e n t r a tio 0 引 言 结构混凝土是提高再 生骨料 混凝土 ( R e c y c l e d A g g r e g a t e C o n c r e t e ， R AC ) 应 用层次 与应用 比例的必然途 径 ， R A C能否成功应用于承重结 构在很 大程度 上取决 于再生 混凝土骨料 ( R e c y c l e d C o n c r e t e A g g r e g a t e ， R C A， 以下简称 再生骨料 ) 品质。 由于 R C A品质受原生混凝 土( 用于生产 R C A的废弃混凝土 ) 使用环境尤其是 地域特征 、 生产工艺 等众多因素影响 ， 难 以建立 国际统 一的质量评价方 法 ， 已有的评价方法所采用的评价指标与分级方法差异甚大 。 对于结构用 R C A 的质量要 求 ， 仅英 国的 B S 8 8 2 -1 9 9 2和 美 国 A S T M 的 D 2 9 4 0 -2 0 0 3给出了再生粗骨料 ( R e c y c l e d C o a r s e A g g r e g a t e ， R C A) 的， 对再生细骨料 ( ( R e c y c l e d F i n e A g g r e g a t e ， R F A) 则几乎 无一 涉及。 同时 ， 目前对 R A C结 构性能研究所采用的 R C A几乎局限于废弃的天然骨料混 凝土( 以下简称首 次再生骨料 ) ， 对 废弃 R A C作骨 料 ( 即 循环再生骨料 ) 制备的混凝土 ( 循环再生骨料? 昆 凝土 ， C i r c u l a r Re c y c l e d Ag g r e g a t e C o n c r e t e ， C R AC) ， 简称循环再牛 混凝土 ) 鲜见报道。 在前期研究基础 上 ， 根据 相似性原 理 ， 通过 加速 碳化试验制备 了两次循环再生粗细骨料 ( 每次循环相 当于 在一般环境即常遇大气环境下 自然碳化 5 0年 ) ， 依据不 同 的标准评价了其品质 ， 研究了第 2次循环再生粗 细骨料单 独与同时取代天然粗细骨料制备的 C R A C立方体抗压强 度 、 劈裂抗拉强度变化 规律 ， 建立了两种强度之 间及其与 循环再生粗细骨料取代率之间的关系。 收 稿 日期 ： 2 0 1 4 一l 1 1 4 基 金项 目： 国家 自然科学基金项 目( 5 1 2 7 8 0 7 3 ) ； 江苏省六大人才高峰项 目； 常州大学 自然 科学基金 项 目( Z M F 1 0 0 2 1 2 4 ) ； 江 苏省产学 研联合创 新资 金前瞻性联合研究项 目( B Y 2 0 1 3 0 2 41 7) 5 0 1试 验 概 况 1 1 试验 用材料 1 1 1 循环再生骨料 为保 证循 环再生 骨料来 源 的代 表性 ， 基 于相 似性原 理 ， 通过室 内快速碳 化试验模 拟在常 遇大气 环境下 R A C 的实际工程工作状态 ， 简述如下 。 R A C的碳化深度可用 F i c k扩散定 律计算 ， 肖建庄等 人 基于各 国学者共计 2 8组的试验数据回归得到的 R A C 碳化深度数学模型为 = 。 。 。 R ( 1 一 R ) ( + 2 5 ) ( 1 ) 公式 中各参数 的含义参见文献 6 。 将快速碳化 与实 际工程 的环境条件分别带入上式 ， 并令 两者 的碳化深度相 等 ， 则可 以得 到室 内快速碳化天数 ( d ) 与实际工程使用年 数( a ) 之 间的关 系， 如式( 2 ) 所示。 d ： 1 f 2 ) 【 二 面J 其 中： 快 速碳化 的环 境条件 依据 G B T 5 0 0 8 2 -2 0 0 9 普通混凝土长期性能和耐久性试验方法 的规定， C O 浓 度取2 0 ， 则。 =、 丽 石 = 1 ； 温度取2 0， 则 = 2 0 。 =2 1 1 5 ； 相对湿度取 7 0 ， 则， 瑶 ( 1 一 R d )= 0 7 ( 1 0 7 ) = 0 1 7 5 7 。 实际工程 的环境条 件选择我 国南方 地区 I 类环境 ( 即 G B T 5 0 4 8 6 -2 0 0 8 混凝土结构耐久性 设计规范 中的一般环境 ， 其腐 蚀机理为保 护层混凝土碳 化引起 钢 筋 锈 蚀 ) ， 其 中 C O 浓 度 取 0 0 4 ， 则 鹾。 = , 0 0 4 0 2= 0 0 4 4 7 2 1 ； 温度取历年平均气温 ( 以南京为 例) 1 4 4， 则 =1 4 4 笛=1 9 4 8 0 0 7 ； 相对湿度取历年 平均相对湿度( 以南京为例 ) 7 6 ， 则 ( 1 一 R )： 0 7 6 ( 1 0 7 6 ) = 0 1 5 9 0 1 3 。 同时， 参照 G B T 5 0 1 0 7 -2 0 1 0 ( 混 凝土强度检验评定标准 ， 取， = 1 1 -厂 。 将 以上数据带入式( 2 ) ， 可得到室内快速碳化 1 7 d大 约相 当于在 I 类环境下 自然碳化 5 0年 。 基于以上计算结果 ， 循环再生粗细骨料按如下步骤制 备 ： ( 1 ) 按 J G J 5 5 -2 0 1 1 普 通混凝土配合 比设计规 程 的 重量法计算并成型强度等级为 C 5 0的普通混凝土试块 ， 标 准养护 2 8 d 后快速碳化 1 7 d ( 第一个 自然碳化 5 0年 ) 。 其 中 ， 水 泥 采 用 P O 4 2 5级 水 泥 ， 2 8 d抗 压 强 度 为 4 9 _ 8 MP a ， 密度为 3 1 8 g c m ； 天然 粗骨料使用 5 2 0 r n r n 连续级配的花岗岩碎石 ， 天然 细骨料使用 0 1 6 4 7 5 m m 普通河砂 ， 粗细骨料性 能分别见表 1与表 2 ； 减水 剂采用 J K P C A型聚羧酸减水剂 ； 矿渣采用粒化高炉 $ 9 5级 ， 比 表面积为 4 1 6 m k g ； 粉煤灰采用 I I 级粉煤灰 ， 比表面积为 4 6 0 m k g ； 单位方立米水泥 、 粉煤灰 、 矿渣 、 水 、 减水剂 、 天 然粗细 骨料 用量 分别 为 3 4 0 、 1 1 4 、 1 1 4 、 1 7 6 、 2 8 4 、 1 1 6 7 、 4 9 8 k g m ； ( 2 ) 采用两级破碎 比工艺法 将试块加工为首 次再生粗细骨料 ， 粒径与天然粗细骨料一致 ； ( 3 ) 按附加用 水量法制备强度等级为 C 3 0的再生混凝土试块 ， 目标坍落 度取 1 0 0 1 5 0 mm。 其 中， 胶凝材料质量固定为4 2 4 k g m ， 粉煤灰与矿渣 均取 胶 凝材 料质 量 的 2 0 ( 质量 分 数 ， 下 同) ； 粗细骨料质量分别 固定 为 1 0 5 3 k g m 与5 6 7 k g m ， 再生粗细骨料取代率分别 固定为 7 0 与 3 0 ； 单位方立米 用水量中 自由用水量取 1 8 4 k g m ， 附加用水量按 再生粗 细骨料 3 0 m i n吸水率计算 ； 减水剂用 量根据 目标坍落度 调整 ； 同时为提高 R A C抗冻性与抗裂性加入 了引气剂与 聚丙烯纤维 ， 用量均为胶凝材料质量 的0 1 。 再生混凝土 试块标准养护 2 8 d 后快速碳化 1 7 d ( 第二个 自然碳化 5 0 年 ) ； ( 4 ) 重复步骤 ( 2 ) 获得第 二次 即循环再 生粗细骨料 ， 其性能见表 1 与表 2 。 表 1 粗骨料性能 表 2 细骨料性能 1 1 2循环再生混凝土 用循 环再生骨料 制备 C R A C， 设 计强度 等级 C 3 0 ， 目 标坍落度取 1 0 0 1 5 0 m r n ， 配合比与 1 1 1 节 中步骤 ( 3 ) 基 本相 同， 仅附加用水量根据取代率调整 ， 取代方式分 三种 ： ( 1 ) 仅用循环再 生粗骨料取 代天然粗 骨料 ， 取代 率从1 0 到 7 0 ， 级差 1 0 ； ( 2 ) 仅用循环再生细骨料取代天然 细骨 料 ， 取代率从 l 0 到 5 0 ， 级差 1 0 ； ( 3 ) 循 环再生粗骨料 取代率取 5 0 与 7 0 ， 循 环 再 生 细 骨料 取 代 率 取 1 0 、 2 0 与 3 0 。 共浇筑 2 2组循环再生混凝土与 1 组控制混凝 土 ( 与 C R AC配合比一致 ， 但不考虑附加用水量 ) 。 1 2试 验 测 试 指 标 与 方 法 循环再生粗细骨料性能分别依 据 G B T 2 5 1 7 7 _ 2 0 1 0 混凝土用 再生粗骨料 与 G B T 2 5 1 7 6 -2 0 1 0 ( 混凝土 和 砂浆用再生细骨料 规定 的指 标与方法逐一测试 ； 天然粗 细骨料性 能按照 G B T 1 4 6 8 5 2 0 1 1 建筑用卵石 、 碎石 与 G B T 1 4 6 8 4 2 0 1 1 建筑用砂 要求的指标检测 ； C R A C 立方体抗 压强 度 和劈 裂抗 拉 强 度按 G B T 5 0 0 8 1 -2 0 0 2 普通混凝土力学性能试验方法标准 测定 ， 所有试块均标 准养护 2 8 d 。 2 试验 结果与分析 2 1 循环再生骨料品质分析 由表 1 可见 ： 循 环再生粗骨料 质量劣于天然粗 骨料 ， 达到 中国 G B T 2 5 l 7 7 2 0 1 0的 I I 类 、 日本 J I S A 5 0 2 2 一 S1 2 0 0 9的 M 级 、 英 国 B S 8 8 2 - 1 9 9 2 与 美 国 A S T M 的 D 2 9 4 0 -2 0 0 3结构物用再生粗骨料 的相关要求 。 由表 2 可见 ， 循环再生细骨料质量 不如天然细骨料 ， 但满 足 中国 G B T 2 5 1 7 7 -2 0 1 0的 类 、 日本 J I S A 5 0 2 3 -2 0 0 9的 L 级相 关 要 求 。 以 上 评 价 结 果 表 明， 根 据 英 国与 美 国 A S T M 相关标准 ， 循环再生粗骨料用于制备结构混凝土是 可行的 ， 而循环再生细骨料则有待试验验证。 2 2 取代 方式与取代率对 立方体抗压 强度的影响 图 1 ( a ) 、 ( b ) 和( C ) 分别给 出了单独与 同时取代方式 下 C R A C立方体抗压强度 的测试结果。 由图 1 ( a ) 可见 ， 仅 采用粗骨料取代的 C R A C抗压强度低于控制混凝土， 取代 率 3 0 - 4 0 和 5 0 7 0 内均随取代 率增加 而降低 ， 平均 降幅分别为 3 8 与 3 3 ， 取代率 为 5 0 与 4 0 时分别达 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 再生粗骨料取代率， ( a ) 单掺粗骨料 到最大值 与最小值 。 这可以从 以下两个方面来解释 ： 其一 ， 循环再生粗骨料取代率越大 ， 从混凝 土中吸收的水量也越 多 ( 因为附加用水量是按 3 0 m i n吸水率加入 的) ， 从 而降 低 了有效水胶 比， 对强度增长有利 ； 其二 ， 循环再生骨料来 自与 目标强 度 等 级相 同的 C 3 0再 生 混 凝 土， 其 配 置 的 C R AC强度主要取决于原生 骨料 表面与 附着 砂浆 的旧界 面过渡区( I n t e r f a c i a l T r a n s i t i o n Z o n e ， I T Z) 的强 度 ， 取代 率越高 ， 形成的 旧界面过渡 区也越 多， 对强度 增长 的负面 效应也越大 。 C R A C立方体抗压强度正是 以上两个正负效 应 的叠加结果 。 在本试 验条件下 ， C R A C立方体抗压 强度 的最优取 代率 为 5 0 ， 合 理取代 区间为 5 0 7 0 ， 这 与 V i v i a n W Y等 得 出的一次再生粗骨料 的合理取代 区间 为 2 5 - 4 0 与 5 0 - 7 0 的研究成果大致相同。 再生粗骨料取代率， 再生粗骨料取代率 ( b ) 单 掺细骨 料 ( c ) 双掺 粗细骨 料 图 1 循环再生混凝土立方体抗压强度与循环再生骨料取代率关系 从 图 1 ( b ) 可看 出， 仅采用 细骨料取代 的 C R A C抗 压 数分别为 0 9 6 、 0 9 5 、 0 9 7 。 强度也均低于控制混凝土 ， 且随着循环再生细骨料取代率 = 2 4 9 1 2 8 1 0 r 3R c A 一 0 0 0 1 7 4 + 的增大而显著降低 ， 呈直线下 降趋势 。 这表 明取代率增 加0 0 5 6 9 7 r R + 5 6 2 9 5 5 4 ( 3 ) 对抗压强度的负面效应起 主导作用 。 =一 0 0 9 6 8 6 r R F A + 5 6 1 0 4 7 6 ( 4 ) 由图 1 ( C ) 可见 ， 同时取代条 件下 C R A C抗压强度 亦 =一 0 0 5 5 1 r R c 一 0 1 3 1 9 1 r R F + 5 6 6 9 8 7 ( 5 ) 均低于控制混凝土 ， 且低 于同一取代率下仅采用循环再生 以上关系式表明 ， C R A C立方体抗压强度与循环再生 粗或细骨料取代 的。 在本试验条件下 ， 与控制混凝土相 比， 粗骨料取代率呈三次抛物线关系 ， 有明显的拐点即最优取 在循环再生粗细骨料取代率分别为 7 0 与 5 0 时 ， 降幅最 代率与最不利取代率 ； 与循环再生细骨料取代率 和循环再 大 ， 达 1 7 5 。 生粗细骨料取代率均呈直线下降关系。 应当指出的是， 三种取代方式获得的 C R A C立方体抗 2 4 取代 方式与取代 率对劈 裂抗拉 强度 的影响 压强度均达到了 目标强度等级 C 3 0 。 三种取代方式下循环再生混凝 土劈裂抗拉强度 试验 2 3 立方体抗压强度 与取代 率的回归公 式 结果见图 2 ( a ) 、 ( b ) 与( C ) 。 由图2 ( a ) 可见， 仅采用循环 基 于最小二乘法原理 ， 分别建立 了循环再生混凝土立 再 生粗骨料取代的 C R AC劈裂抗拉强度普遍 低于控制混 方体抗压强度 与循环再生粗骨料取代率 r R 、 细骨料取 凝 土 ， 在 循 环 再 生 粗 骨 料 取 代 率 为 3 0 4 0 和 超 代率 r R F A 之 间的回归关系 ， 如式 ( 3 ) 、 ( 4 ) 与 ( 5 ) ， 其 相关 系 t 6 o 后 ， 随取代率的增加而降低 ， 在取代率为4 0 6 0 5 2 再生粗骨料取代率， ( a ) 单掺粗骨料 再生粗骨料取代率， ( b ) 单掺细骨料 图2劈裂抗拉强度与循环再生骨料取代关系 再 生粗 骨料取代 率 ( c ) 双掺粗 细骨料 如 挑 钉 自苣 暇幽 卯 骥 鲁苣 骥覃 时， 随取代 率的增加 而增 大 ， 其原 因在 2 2节 中已予 以分 析 。 与立方体抗压强度不 一样 ， 循 环再生粗骨料 混凝土劈 裂抗拉强度的最优取代率为 6 0 ， 合理取代区间为 4 0 7 0 。 这可能是两种强度 的破坏机制不同以及 C R A C质量 离散性较大所致 。 由 图 2 ( b ) 可见 ， 仅 采 用 循 环 再 生 细 骨 料 取 代 的 C R A C劈裂抗拉 强度远远低 于控制混凝土 ， 随循环再生细 骨料取代率的增 加而显著 降低 ， 在取代率 仅为 1 0 时， 降 幅已达到 3 0 ， 当取代率为 5 0 时 ， 降幅高达 7 0 。 由图2 ( c ) 可见 ， 同时取代条 件下 C R A C劈 裂抗拉强 度都低于控制混凝土 ， 在同一取代率 下低 于细骨料单独取 代 的 ， 但高于粗骨料单独取代 的。 在循环再 生粗 细骨料取 代率分别为 7 0 、 5 0 时 ， 平均降 幅为 3 4 ， 远低 于循环再 生细骨料单独取代 天然细骨料 5 0 的降幅 7 0 。 这表 明， 对 于劈裂抗拉强度而言 ， 循环再生细骨料单 独取代 天然细 骨料是最不利的。 其原 因有待于从微观层面分析。 同样应当指 出的是 ， 三种取代方式获得的 C R A C劈裂 抗拉强度均达到 了目标强度等级 C 3 0 。 参照 肖建庄等 对 一 次再生粗骨料 混凝土立方体抗 压强度标准差 的取值建 议 ， 对 C 3 0循环再 生混凝 土取 6 MP a ， 则在保证率 为 9 5 时试配强度应 取 3 9 8 7 MP a 。 综 合两种 强度结果 分析 ， 循 环再生粗细骨料合理取 代 区间分别 为 5 0 - 7 0 与 1 0 - 3 0 。 2 5 劈裂抗拉强度与取代率的回归公式 建立了循环再生混凝 土劈 裂抗拉强度 。 与循 环再生 粗细骨料取代率之间的回归关系 ， 如式( 6 ) 、 ( 7 ) 与 ( 8 ) ， 相 关系数分别为 0 9 2 、 0 9 6与 0 9 9 。 it =一 9 1 6 6 7 1 x 1 0 F 3R c A+ 0 0 1 3 2 5 A 一 0 5 9 3 3 3 r R C A+ 5 7 4 1 1 8 ( 6 ) it =一7 0 3 7 0 4 x1 0一 R C A+ 0 0 0 6 8 5 r 2R C A一 0 2 1 2 4 1 r R C A+5 5 5 3 9 7 ( 7 ) f t =- ： 0 0 1 6 6 r R c A 一 0 0 1 5 6 r R F A + 5 5 6 7 7 ( 8 ) 以上关 系式表明 ， 循环再生混凝 土劈裂抗拉强度与循 环再生粗细骨料取代率均呈三次抛 物线关 系， 但在试验条 件下前者有拐点 ， 即循 环再生粗骨料 有最优掺量 ， 而后者 无拐点 。 在 同时取代条件 下 ， 循环 再生混凝土劈 裂抗拉强 度与取代率呈直线下降关系。 2 6 立方体抗压强度与劈裂抗拉强度的回归公式 R o o s F l l 。 “ 和 肖建 庄等 统计 分析 了大 量试 验 数据 后 ， 给 出了一次再生粗 骨料混凝土立方体抗压强度 与劈裂 抗拉强度 的幂 函数形式关系 ， 分别如式( 9 ) 与式( 1 0 ) 。 it 。 = 0 2 9 ( ， c ) ( P R C 2 4 0 0 ) ( 9 ) i t = 0 2 4 ( ) ” ( 1 0) 分别 由式 ( 9 ) 、 ( 1 0 ) 对本试 验数据 拟合 ， 发现 三种取 代条件下 的相关系数均小于 0 8 0 。 改用指数 函数 拟合 ， 其 相关系数分别达到 0 9 0 、 0 9 3和 0 9 1 ， 见式 ( 1 1 ) 、 ( 1 2 ) 和 ( 1 3 ) 。 3 结论 。 =0 0 31 0 9 =0 0 0 61 1 3 。 =0 6 2 x1 0 ( 1 1 ) ( 1 2 ) ( 1 3 ) ( 1 ) 以立方体抗压强度与劈裂抗拉强度 为考核 指标 ， 当循环再生粗细骨料 性能达 到 G B T 2 5 1 7 7 2 0 1 0 混凝 土用再生粗骨料 I I 类与 G B T 2 5 1 7 6 -2 0 1 0 ( 混凝 土和砂 浆用再生细骨料 类标准时， 在最大取代率分别为7 0 与 5 0 条件下单独与同时取代 天然粗 细骨料 ， 用于制备强 度等级为 C 3 0的结构混凝土是可行的。 ( 2 ) 在循环再生粗骨料单独取代条件下 ， 循环再 生混 凝土立方体抗压强度与劈裂抗拉 强度在某一 区间内随取 代率增大而增加 ， 但在另一 区间内随取代率增大而 降低 ， 两者 的合理取代区间并不完全一致 。 ( 3 ) 在循环再生粗骨料单独取代条件下 ， 循环再 生混 凝土立方体抗压强度与劈裂抗拉强 度随取代率增加而显 著降低。 ( 4 ) 单独取代条件下循环再生混凝土立方体抗压强度 与劈裂抗拉强度均存在最优取代率与合理取代 区间 ， 本试 验条件下循 环 再 生粗 细骨 料最 优取 代率 分 别 为 5 0 与 6 0 ， 合理的取代区间分别为 5 0 - 7 0 与 1 0 - 3 0 。 ( 5 ) 循环再生混凝土立方体抗压强度与劈裂抗拉强度 之间呈指数 函数关 系。 参考文献： 1 V I V I A N W Y， T A M， T A M C M， WA N G Y O p t i f h i z a t i b n o n p r o p o r t i o n f o r r e c y c l e d a g g r e g a t e i n c o n c r e t e u s i n g t wos t a g e mi x i n g a p p r o a c h J C o n s t r u c t i o n a n d B u i l d i n g Ma t e r i a l s ， 2 0 0 7 ， 21： 1 9 2 81 9 3 9 1- 2 梅迎军， 郑建华 再生混凝土集料研究进展 J 混凝土， 2 0 1 0 ( 1 ) ： 8 9 9 3 3 Z H U P H， WA N G X J ， F E N G J C O n P r o p e r t i e s o f r e c y c l e d c o a r s e a g gre g a t e f r o m r e p e a t e d l y r e c y c l i n g w a s t e c o n c r e t e J Ad v a n c e d M a t e r i a l s Re s e a r c h， 2 01 2， 3 6 8： 21 8 5 2 1 8 8 1- 4 Z H U P ， F E N G J C， WA N G X J R e s e ar c h o n p r o p e r t i e s o f r e c y c l e d fi n e a g gre g a t e f r o m w a s t e J A d v a n c e d Ma t e r i a l s R e s e arc h， 2 01 2， 3 9 6： 9 39 5 5 张亚梅， 秦鸿根， 孙伟， 等 再生混凝土配合比设计初探 J 混 凝土与水泥制品 ， 2 0 0 2 ， 1 2 3 ( 1 ) ： 7 9 r 6 - 1肖建庄， 雷斌 再生混凝土碳化模型与结构耐久性设计i- J 建 筑科学与工程学报 ； 2 0 0 8 ， 9 ： 6 6 7 2 、 7 - 1周军， 王欣， 朱平华， 等 混凝土骨料再生设备及工艺研究I- J 混凝土， 2 0 0 8 ( 1 ) ： 1 2 5 1 2 7 8 崔正龙， 路沙沙， 汪振双 不同强度砂浆界面过渡区对再生骨 料混凝土J性能的影响 J - 硅酸盐通报， 2 0 1 1 ， 3 0 ( 3 ) ： 5 4 5 5 4 9 下转第 5 8页 53 图 1 5钢筋 各形 式能 量 占其总 能 比重 时程 曲线 明显滞后于动能到达的时间 ， 之后维持长时间较大 幅值振 荡 。 此外 ， 在 0 8 m s以内钢筋 的动能 占其总能量的主导地 位 ， 之后内能迅速 占据主导地位 。 由此可 以发 现由钢筋承 担 的那部分 爆炸 冲击波所做 功 ， 大 部分转 化成 了钢筋 内 能 ， 只有很小一部分转化成了钢筋动能 。 5 结 论 本研究利用推导得到的材料本构关 系， 建立合理 的数 值模型 ， 研究 了爆炸荷载作用下超高性 能钢筋混凝土柱 中 能量组成部分及材料组分能量的变化规律 ， 进而研究爆炸 荷载作用下超高性能钢筋混凝土柱耗能机理 。 在研究过程 中， 超高性能混凝土与钢筋采用分 离式模型 ， 没有 考虑钢 筋与超高性能混凝土的黏结滑移。 研究表明： ( 1 ) 通过理论推导与数值分析结合的方法， 得到了超 高性能钢筋混凝土 的本构关系。 超高性能钢筋混凝土的抗 压 、 抗拉强度 明显 大于普通混凝 土 ， 应变达 到 0 0 2 5左 右 时材料达到极限状态 ， 延性较普通混凝土有所提高 。 ( 2 ) 超高性能钢筋混凝土在爆炸荷 载作用下的总能量 为三种能量的和 ， 包括动能 、 内能和沙漏能 ， 理论与有限元 分析结合相同。 并且所有的能量时程 曲线都表 明， 能量 的 变化与应力波传播是密切相关的 ， 时间上高度吻合 。 ( 3 ) 爆炸冲击波对超高性能钢筋混凝土柱所做的功几 乎全部转化为柱 的总能量 ， 且内能 占总能量 的比例最大。 ( 4 ) 爆炸 冲击荷 载作用下超高性能钢筋混凝土柱中混 凝土分担 了柱总能量的 9 8 ， 而钢筋只承担 了2 。 提高超 高性能钢筋混凝 土柱的耗能能力对其 柱结构 的抗爆性 能 将有显著的影响。 参考文献 ： 1 史春芳， 徐赵东 工程结构抗爆技术的研究现状 J 西安建筑 科技大学学报 ： 自然科学版 ， 2 0 0 7 ， 3 9 ( 5 ) ： 6 1 6 6 2 0 上接第 5 3页 9 肖建庄， 雷斌 ， 袁飚 不同来源再生混凝土抗压强度分布特征 研究 J 建筑结构学报 ， 2 0 0 8 ， 2 9 ( 5 ) ： 9 4 1 0 0 1 0 R O O S F A c o n t ri b u t i o n f o r t h e c a l c u l a t i o n o f c o n c r e t e w i th r e c y c l e d a g g r e g a t e a c c o r d i n g t o D I N 1 0 4 51 D MS n c h e n ： T e c h n i c a l Un i v e r s i t y o f MS n c h e n， 2 0 0 2 1 1 X I A O J Z ， L I J B， Z H A N G C O n r e l a ti o n s h i p s b e t w e e n th e m e c h a n i c a l p r o p e g i e s o f r e c y c l e d a g g r e g a t e c o n c r e t e ： A n o v e r v i e w l- J Ma t e r i a l s a nd S t r u c t u r e s ， 2 0 0 6。 3 9： 6 5 566 4 58 2 - 1 B A Z A N T Z P Z H O U Y Wh y d i d th e w o r l d t r a d e c e n t e r c o l l a p s e 一s i m p l e a n a l y s i s J J o u r n a l o f E n g i n e e ri n g Me c h a n i c s ， 2 0 0 2 ， 1 2 8 ( 1 ) ： 2 6 3 C O R L E Y W G L e s s o n s l e a r n e d o n i m p r o v i n g r e s i s t a n c e o f b u i l d i n g s t o t e r r o ri s t a t t a c k s J J o u r n a l o f P e r f o r m a n c e o f C o n s t r u c t e d F a c i l i t i e s ， 2 0 0 4 ， 1 8 ( 2 ) ： 6 8 7 8 4 李砚召 ， 王肖钧 ， 张新乐 ， 等 预应力混凝土结构抗爆性能试验 研究 J 实验力学， 2 0 0 5 ， 2 0 ( 2 ) ： 1 7 9 1 8 5 5 师燕超 ， 李忠献 爆炸荷载作用下钢筋混凝土柱的动力响应与 破坏模式I- J 建筑结构学报 ， 2 0 0 8 ， 2 9 ( 4 ) ： 1 1 21 1 7 6 S H I Y C， L I Z X D y n a mi c r e s p o n s e s a n d f a i l u