再生大骨料与自密实混凝土粘结性能研究.pdf

1 0 低温建筑技术 2 0 1 0年第 9期 ( 总第 1 4 7期 ) 再生大骨料 与 自密实混凝土粘结性能研究 李静 ， 王林富 ， 刘震 ， 姜琳 (1 中国石油大学储运与建筑工程学院， 山东青 岛2 6 6 5 5 5； 2 中国石油大学地球资源与信息学院 。 山东青岛2 6 6 5 5 5 ) 【 摘要】 研究了再生大骨料与自密实混凝土间的粘结性能， 探讨了再生大骨料与自密实混凝土粘结性能 的数值模型。结果表明， 自密实混凝土的低水灰 比， 有效地提高了再生大骨料与自密实混凝土间的粘结力； 再生 大骨料强度越高， 表面越粗糙 ， 其与自密实混凝土间的粘结强度越高。 【 关键词】 再生大骨料 ； 自密实混凝土 ； 粘结性能 【 中图分类号】 T U 5 2 8 0 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 1 6 8 6 4 ( 2 0 1 0 ) 0 9 0 0 1 0 0 3 RESEARCH oN THE B D G PRoPERTI ES BETW EEN BI G RECYCLED AGGREGATE S AND S E LF CoMPACTI NG CONCRE TE L I J i n g 一， WANG L i n f u ， L I U Z h e n ， J I ANG L i n ( 1 C o l l e g e o f T r a n s p o r t & S t o r a g e a n d C i v i l E n g i n e e r i n g i n C h i n a U n i v o f P e t r o l e u m S h a n d o n g Q i n g d a o 2 6 6 5 5 5 ， C h i n a ； 2 C o l l e g e o f G e o R e s o u r c e s a n d I n f o r ma t i o n i n C h i n a U n i v o f P e t r o l e u m， S h a n d o n g Q i n g d a o 2 6 6 5 5 5 ， C h i n a ) Ab s t r a c t ： B i n d i n g p r o p e r t i e s o f b i g r e c y c l e d a g g r e g a t e s a n d s e l f - c o mp a c t i n g c o n c r e t e a r e a n a l y z e d s y s t e ma t i c a l l y， a nd t h e n u me r i c a l s i mu l a t i o n mo d e l o f b i n d i ng p r o p e r t i e s i s a l s o di s c u s s e d I t s ho ws t ha t t he l o w wa t e r c e me n t r a t i o o f SCC e f f e c t i v e l y i mpr o v e s t he c o h e s i v e f o r e e b e t we e n b i g r e c y c l e d a g g r e g a t e s a nd s e l f - c o mp a c t i n g c o n c r e t e；b i n d i n g s t r e n g t h g e t s h i g h e r wi t h t h e s t r e n g t h o f b i g r e c y c l e d a g g r e g a t e s h i g h e r a n d t h e s u r f a c e r o u g he r Ke y wo r ds： bi g r e c y c l e d a g g r e g a t e s； s e l f - c o mp a c t i n g c o n c r e t e；bi nd i n g p r o p e r t i e s 再生大骨料 自密实堆积混凝土( b i g r e c y c l e d a g g r e g a t e fi l l c o n c r e t e ) 是在再 生混凝 土以及 自密实堆 石混凝 土技术 的 基础上发展起来 的一种新 型堆 积体混凝 土 。该 技术 主要 由 再生大骨料入仓和自密实混凝土生产浇筑两道工序组成 ： 将粒径在 1 0 0l S O m m范围内的再生大骨料堆放至仓面中； 然后 向再生 大骨料 堆积 体 中浇筑 自密 实混 凝 土 ， 利 用 自密 实混凝土的高流动性能， 使其很好地填充至再生大骨料堆 积体中的空隙， 从而形成完整、 密实、 有较高强度的混凝土 ， 这样形成的混凝土称为再生大骨料自密实堆积混凝土。 目前 国内外 对新 老混凝土 的粘结性 能 已经 进行 了大量 的研究 ， 在新老混 凝土 宏观 力学性 能 和微 观粘 结机 理等 方 面已经取得了一定的成果 。但新混凝土的种类多以普 通混凝土为主 ， 纤维混凝土 、 喷 射混凝 土 以及 膨胀混 凝土等 特殊混凝土也有相关研究 ， 而以自密实混凝土为新混 凝土的研究并不多见 。因此 ， 本文对再生大骨料与自密 实混凝土的粘结性能进行了劈裂抗拉试验以及单轴受压试 验研究， 为再生大骨料 自密实堆积混凝土材料力学性能进 行非线性分析提供了依据。 1 再生大骨料与自密实混凝土粘结性能试验 基金项 目 青 岛经济开发区科技发展计划萤点项 目( 2 0 0 8 2 2 3 ) 。 1 1 试验准备及加载 本次试验采用实验室配制的 C 2 0自密实混凝土， 配合 比见表 1 。以青 岛八大湖小 区拆迁的直径 1 0 0 1 5 0 mm间断 级配的废弃毛石、 废弃混凝土块作为再生大骨料源， 经过人 工破碎、 清洗、 筛分后得到再生大骨料， 水源为普通自来水。 表 l C 2 0自密实混凝 土配合 比 k g m 人工拌制好 C 2 0自密实混凝土， 并测定完坍落度和扩 展度后 ， 将 自密实混凝注入钢模， 随即抛加各种提前预备 好的再生大骨料。由于加入了早强剂， 在自然条件下( 温度 1 3 2 2 ) 养护7 d后 ， 按照 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 和 S L 3 5 2 2 0 0 6 水工混凝土试验规 程 ， 采用朝阳牌 5 0 0 T压力试验机进行再生大骨料 白密实 堆积混凝土劈裂抗拉试验。 1 2试验结果 分析 李静等 ： 再生大骨料与 自密实混凝 土粘结性 能研 究 纵观劈裂试 验加 载 中裂 纹 的产生 、 扩 展直 至破 坏全 过 程以及加载破坏后的界面破坏面形态和断口形态见图 1所 示， 从图 1 可以发现： 自密实混凝土在再生大骨料堆积体 中分布相当均匀， 没有发现砂浆和骨料的分离现象 ， 自密实 混凝土很好的填充于再生大骨料问的空隙中， 无孔洞， 水泥 砂浆也浸入到部分再生大骨料的孔隙中； 破坏断面平整， 剪切破坏面发现部分混凝土块有所破坏， 而毛石仍保持原 状； 一般未见废弃混凝土块与 自密实混凝土粘结面间的 粘结破坏， 光滑毛石与 自密实混凝土之间粘结欠佳 ， 但总体 表明自密实混凝土与再生大骨料的粘结良好。 图 1 劈拉 试验试件破 坏和断口形态 结合粘结力产生的主要来源， 笔者分析再生大骨料与 自密实混凝土粘结性能影响因素包括 ： 自密实混凝土本 身的强度。提高 自密实混凝土的强度， 可适当增强粘结性 能 ， 此外 ， 自密 实混凝 土 的低水 灰 比通过改 善孑 L 结 构 ， 也使 界面粘结力有所提高； 再生大骨料的种类、 原强度及粗糙 度。废弃毛石与废弃混凝土块对比如下： 砼 。原强 度高的再生大骨料含量越多， 表面越粗糙， 再生大骨料和 自 密实混凝土之间的机械咬合力就越大， 再生大骨料和 自密 实混凝土之间的粘结就越牢固， 试件强度极限就会越高 ， 抗 剪性能也会越好； 再生大骨料 自身物理力学性能。再生 大骨料的坚固性差， 压碎指标高及含泥量高等弱点对再生 大骨料和自密实混凝土之间的粘结强度带来不利影响； 试件的养护条件通过影响各龄期的干缩率， 使得界面区产 生张拉应力， 过大的张拉应力会导致界面产生微裂缝， 降低 粘结性能； 再生大骨料因本身材料性质、 基面孔隙度、 基 面粗糙程 度、 表面污染 、 表 面干 湿状态 的差异而 有不 同的表 面状态 ， 各种不同表面状态对粘结性能影响各异。基面材 料的性质差异 ， 导致与自密实混凝土有不同的亲合性 ， 直接 影响粘结性能。基面孑 L 隙度越大， 连通孔越多， 有利于水泥 砂浆的浸入， 增加机械粘结力， 改善粘结性能。 2 再生大骨料与 自密实 混凝 土粘结的数值 模型 再生大骨料与 自密实混凝土粘结好后， 如何评价二者 之间的粘结， 目前 国内还缺乏统一的标准。由于再生大骨 料与 自密实混凝土粘结应力状态依结构形式及使用情况不 同而发生极大变化 ， 因此没有一种试验方法能包容反映实 际使用结构再生大骨料与 自密实混凝土粘结处复杂多变的 应力状态， 但是， 一种试验方法应该完全包括一种典型的应 力状态， 同时能敏感 的反映粘结强度的变化。本文采用三 次多项式对再生大骨料自密实堆积混凝土单轴受压实验取 得的应力应变曲线进行拟合 ， 应力 一应变 曲线总体走向如 图 2所示 。 Y = ax 十 6 + c + d 式 中， 1 Oal 1 ； 7b 1 0 ； 2 5 0 0c5 0 0 0 ； d为常数 。 日 宅 营 一 宅 1 2 1 0 8 6 4 2 0 应 变s O O 0 o o 2 Oo o 0 4 00 0 0 6 图2 应力一 应变 曲线的趋势 上述由再生大骨料 自密实堆积混凝土单轴受压实验得 到的应力应变曲线和数值模型可以作为再生大骨料 自密实 堆积混凝土构件非线性有限元分析的粘结单元本构关系， 自密实混凝土和再生大骨料单 元将根 据 已有的本 构关 系建 立有限元模型， 以实现 自密实混凝土和再生大骨料粘结界 面微裂纹扩展路径与形态的计算机模拟 ， 预测 自密实混凝 土和再生大骨料粘结界面损伤、 断裂、 破坏的全过程。 3结语 ( 1 ) 可采用三次多项式对再生大骨料和 自密实混凝 土数值模型进行拟合， 决定系数均大于 0 9 5 。数值模型系 数的大范围表明， 再生大骨料和 自密实混凝土粘结界面数 值模型的合理性与精度需要更多的实验验证。 ( 2 ) 再生大骨料对其与 自密实堆积混凝土粘结强度 的影响明显， 再生大骨料强度越高 ， 表面越粗糙 ， 其与 自密 实混凝土间的粘结强度越高。 ( 3 ) 再生大骨料与自密实混凝土有良好的粘结性能， 有效处理 粘结 面 ， 能显著 提 高两 者之 间 的粘结 强 度。对于 再生大骨料与自密实混凝土粘结面的处理工艺和方法有待 深入研究 。 参考文献 1 赵志方， 周厚贵， 袁群， 等 新老混凝土粘结机理研究与工程 应用 M 北京： 中国水利水电出版社， 2 0 0 3 2 E d u a r d o N B S J u l i o ，F e ma n d o A B B r a n c o ，V i t o r D S i l v a Co n c r e t e t o c o n c Y e t c bo n d s t r e n g t h： I n f l u e nc e o f t h e r o u g h B e s s o f t h e s u b s tr a t e s u rf a c e J C o n s t r u c t i o n a n d B u i l d i n g M a t e r i a l ， 2 0 0 4 ， 1 8 ( 9) ： 6 7 5 2 6 8 1 3 何伟 新 老混凝 土界 面粘结强 度的研 究 D 长沙 ： 湖南 大 学 2 0 0 4 4 Mo h a me d A H， A b d e l H a l i n ， S c h o m H S t ren g t h e v a l u a t i o n o f s h o t c r e t e r e p a i r e d b e a m s J A C I S t ru c t u r a l J o u r n a l ， 1 9 8 9 8 6 ( 3 )： 2 7 22 7 6 曩 1 2 低温建筑技术 2 0 1 0年第 9期 ( 总第 1 4 7期 ) 氯盐 类融雪剂对桥梁安全性 的影响分析 初少凤 ， 施养杭 ( 1 黎明职 业大学 ， 福 建泉 州3 6 2 0 0 0 ； 2 华侨 大学 土木工 程学院 。 福建泉州3 6 2 0 2 1 ) 【 摘要】 结合我国桥涵设计规范和两类桥梁用钢筋腐蚀后力学性能退化的实验数据， 对氯盐类融雪剂引 起的钢筋腐蚀对桥梁安全性的影响进行了分析， 并根据试验数据得出钢筋质量腐蚀率与钢筋力学性能退化的数 值关系， 得到了钢筋质量腐蚀率与桥梁安全性的初步规律 ， 并根据试验数据及现象， 提出桥梁钢筋锈蚀问题的评 价标准 。 【 关键词】 融雪剂； 钢筋混凝土桥梁； 腐蚀； 安全性 【 中图分类号】 T u 3 7 O 3 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 1 6 8 6 4 ( 2 0 1 0 ) 0 9 0 0 1 2 0 3 ANALYS I S oF THE EF F ECT S oF CHLORI DE S NOW M口 E c L T G AGENT ON THE SAFETY OF BR) GES CHU S ha o - f e n g ，S HI Ya n g h a n g 。 ( 1 L i m i n g O c c u p a t i o n U n i v i e r s i t y ， F u j i a n Q u a n z h o u 3 6 2 0 0 0， C h i n a ； 2 C o l l e g e o f C i v i l E n g i n e e ri n g ， H u a q i a o U n i v e r s i t y ， F u j i a n Q u a n z h o u 3 6 2 0 2 1 ， C h i n a ) Ab s t r a c t ： T h e c o r r o s i o n o f t wo k i n d s o f s t e e l b a r s i s s t u d i e d i n t h i s p a p e r a c c o r d i n g t o t h e c o d e f o r t h e d e s i g n o f r e i n f o r c e d c o n c r e t e b r i d g e s T h e e ff e c t s o f s t e e l b a r s c o r r o s i o n c a u s e d b y t h e c h l o r i d e s n o w me l t i n g a g e n t o n t h e s a f t e y o f RC b ri d g e s a r e a n a l y s e d T h e n u me r i c a l r e l a t i o n s b e t w e e n t h e c o rro s i o n s t a t e a n d t h e d e g e n e r a t i o n o f me c ha n i c a l p e rfo r ma nc e a r e s t u d i e d b a s e d o n the e x p e rime n t a l d a t a An d pr e l i mi n a r y l a ws b e t we e n s a f t e y o f b rid g e s a n d ma s s l o s s r a t i o o f s t e e l b a r s a r e s t u d i e d Ac c o r d i ng t o the p h e n o me n o n a n d d a t a o f e x p e ri me n t ， the e v a l u a t i o n s t a n d a r d o f s t e e l b a r s i n b r i d g e i s p u t f o r w a r d， wh i c h c a n b e t h e r e f e r e n c e s for t h e e n g i n e e r i n g p r a c t i c e Ke y wo r d s： s n o w me l t a g e n t ；RC b rid g e s ； c o rro s i o n；s a fie y 2 0 1 0年 1 月北京遭遇 5 9年的最大暴雪， 道路桥 梁表面积雪结冰严重， 为保证正常交通出行， 北京市政 部门共使用 近 3万 吨融雪剂 。 融雪剂 自上世纪中叶开始大量使用， 其除冰雪的 主要原理是 ： 融雪剂 融于雪 后 ， 混合 溶液 的冰点减低 ， 难以形成冰块， 有利于排除冰雪。目前国内外使用的 融雪剂主要有两类 ： 一类为有机融雪剂 ， 以醋酸钾为主 要成分 ； 一类 为无机融雪 剂 ， 以氯盐类 为主要成分 。有 机融雪剂融雪效果好 ， 无 腐蚀性 ， 但 价格较 高 ， 仅能用 于机场 等重要 场 所。无 机 类融雪 剂 的 主要成 分 主要 有 ： 氯化钠、 氯化钙、 氯化钾、 氯化镁等； 氯化钠是使用 历史最为悠久， 用量最大的融雪剂， 具有极高的腐蚀 性 ； 作为 氯化钠 替代 品的氯化钙 、 氯 化镁 、 氯化钾 因为 其 中氯离 子的含量也很高 ， 因此对 桥梁 中的钢筋 也具 有很高 的腐蚀 性。 氯 离子引起的钢筋腐蚀 破坏 ， 是严重 威胁 钢筋混 基金项 目 国家科技 支撑计 划项 目( 2 0 0 8 B A J 0 8 B 1 0 0 5 ) ； 住宅与城 乡建设 部研究与 开发重点项 目( 2 0 0 9 一 K 2 - 3 7 ) ； 福建省泉 州市科技 计划重点项 目( 2 0 0 9 Z 4 6) 。 0 。 0 ( _ 。0 0 0 00 00 oo 00 00 00 00 00 0 0 ( 9 0 oo oo 00 oo OO 0o OO 00 o o 00 OO O O 00 00 0o Oo OO 00 oo 0o o 5 L i G e n g y i n g A n e w w a y t o i n c r e a s e t h e l o n g t e r m b o n d s t r e n g t h o f 6 7 f l e W t 0 一 o l d c o n c r e t e b y t h e u s e o f fl y a s h J C e m e n t a n d C o n c r e t e R e s e a r c h， 2 0 0 3， 3 3 ( 6 ) ： 7 9 9 8 0 6 陈峰 ， 郑建岚自密实混凝土与老混凝土粘结强度的直剪试验 研究 J 建筑结构学报 ， 2 0 0 7 ， 2 8 ( 1 ) ： 5 9 6 3 龚 江鹏 ， 石建军 自密实混凝 土与岩石 间粘结强度的数值模型 研究 J 中国科技信息 ， 2 0 0 7 ， ( 1 1 ) ： 4 5 4 6 收稿 13 期 2 0 1 0- 0 5 2 1 作者简介 】 李静 ( 1 9 6 7一) ， 女 ， 山东蓬莱 人 ， 副教 授 ， 博 士 研究生 从事建筑材料 与结 构工程 的科研与教学 工 作。