再生混凝土基本力学性能指标换算关系的研究.pdf

第 3 9卷第 2期 2 0 1 2年 2月 建筑技术开发 Bu i l di ng Te c hn i qu e De v e l o p me nt Vo1 3 9， No 2 Fb e 2 Ol 2 再 生混凝土基本 力学性 能指标换算关系的研究 柴 园园 刘 丰 郭水平 ( 1 城 市建设 研 究 院 ， 北 京 1 0 0 1 2 0 ； 2 广 州大 学土木 工程 学 院 ， 广 州 5 1 0 0 0 6 ； 3 中国五洲工程设计有限公司， 北京 1 0 0 0 5 3 ) 摘要 根据试验结果 ， 可 以看 出普通混凝土基本力学性 能指 标换算关 系公 式已经不再适用于再生混 凝土 ， 故 建议 了 再生混凝 土基本力学 性能指标的换算关 系。 【 关键词 再 生混凝 土 ； 力学性能指标 ； 换 算关 系 中图分类号 T U 5 2 8 5 9 【 文献标 志码 A 文章编号 1 0 0 1 - 5 2 3 X( 2 0 1 2 ) 0 2 0 0 4 1 0 4 再 生 骨料混 凝土 是 指利用 废混 凝土 破碎 加工 而 成的再生骨料 ， 部分或全部代替天然骨料配制而成 的新混凝土 ， 简称再生混凝土 。由于再生混凝土来 源不确定和成分复杂且性 能复杂离散 ， 所 以 目前关 于再 生骨料 和再 生混 凝 土研究 结果 不尽 相 同。 因此 对 再 生混凝 土进 行研 究很 有必 要 。本文 将对 再生 混 凝土基本力学性能指标换算关系进行研究分析。 l试 验设计 1 1 试验材 料 和混凝 土配合 比 水泥为秦岭牌 3 2 5 R普通硅酸盐水泥， 表观密 度 为 3 0 0 0 k g m 。砂 为普通 河砂 ， 级 配 I I 级 。天 然 粗骨料采用连续级配 的碎石 ， 最大粒径为 2 5 a m。 再生粗骨料采用 由工厂进行 了简单处理和破碎的建 筑 垃圾 。拌 合水 为普 通 自来 水 。试块 为 分批 浇注 完 成 ， 骨料的含水率是变动的， 因此在试验过程中随时 测 试骨 料 的含水 率 。骨料 的基 本性 能见 表 1 。 表 1 骨料 的基本 性能 收稿 日期 ： 2 0 1 11 11 5 作者简介 ： 柴 园园( 1 9 8 4 一 ) ， 女 ， 山西省襄汾县 人， 毕业于 西安建筑科 技 大学 ， 硕士 ， 现从事结构设计工作。 由表 1的实验结果可知 ， 砂、 天然粗骨料和再生 粗骨料的基本性能均满足 普通混凝土用碎石或卵 石质量标准及检验方法 ( J G J 5 3 1 9 9 2 ) 中对粗 细 骨料的要求 故可以用来配制混凝土。 再生混凝 土的设计 强度为 C 3 0 。水灰 比参 照 普通混凝 土配合 比设计规程( J G J 5 5 2 O o 0 ) 进 行 选 取 ， 采 用 固定 的 总 用 水 量 水 泥用 量 计 算 水 灰 比。各组再生混凝土的配合 比见表 2 。本试验未对 再生骨料进行 预湿 ， 故混凝土 的实 际水灰会变小。 制作不同水灰 比、 不同取代率和不 同强度等级 的再 生混凝土试块共 7 5组 ， 每组 3个 ( 共 2 2 5个) ， 其 中 制作用于对比的普通混凝土试块 1 5组 ， 每 组 3个 ( 共 4 5个 ) 。 表 2混 凝 土 的 配 合 比 萼 4l 第 2期 柴园园， 等 ： 再 生混凝 土基本 力学性能指标换算关 系的研 究 第3 9卷 续表 注 ： 表 中试 块 编 号 表不 如 F： 1 N CC 3 00 4 1表 示 普通 混凝 土 ， 混凝 土 强 度等 级 为 C 3 0， 水灰 比为 0 4 1 ； 2 R C 3 0一C 3 0 0 4 1表示再 生粗骨料取代 率为 3 0 的再生 混凝土 ， 混凝 土强度等级为 C 3 0， 水灰 比为 0 4 1 。 1 2试块 制作 与养护 混凝土拌 和物采用机械搅拌 ， 搅拌设备为一容 量为 0 2 5 L的搅拌机 。先用按 同配合 比称量 的试 验材料在搅拌机预拌一次， 然后进行正式搅拌。正 式搅拌的投料顺序为：首先加入砂和水泥 ， 再 加入 粗骨料 ， 最后加入水 ， 搅拌 3 5 ra i n后测其坍落度 ， 然后将混凝土拌 和物注入试模 ， 2 4 h后拆模 。将试 块放 入 养 护室 ， 在 标 准条 件 下养 护 2 8 d后 进行 试验 。 1 3试验设 备及 试验 方 法 试验设 备 采 用 T Y A一2 0 O O型 电液 式 压 力 试 验 机， 最大试验力为 2 0 0 0 k N。再生混凝土的力学性能 按照 普通混凝土力学性能试验方法 ( G B 5 0 0 8 l 一 2 0 0 2 ) 进行测试， 其中立方体抗压强度和劈裂抗拉强 度所用 的试 块 尺 寸为 1 5 0 m m 1 5 0 m m 1 5 0 m m， 棱柱体抗压 强度、 弹性模量 所用 的试块尺 寸均 为 1 5 0 m m1 5 0 mi l l 3 0 0 mm， 抗折强度所用 的试块 尺 寸为 1 0 0 m m1 0 0 i n m 4 0 0 m m。 、 42 2 试 验 结果及 分析 再生混凝土基本力学性能试验结果见表 3 表 3 再 生混凝土基本性能试验结果 2 1 棱 柱体抗 压 强度 ( ) 和 立 方体 抗 压 强度 ( ) 换 算关 系 图 1表示的是再生混凝土棱柱体抗压强度( ) 和立方体抗压强度 ( ) 的关系。可见 ， 再生混凝土 的棱柱体抗压强度随着立方体抗压强度的增大而增 大， 这与普通混凝土是一致的。现行 混凝 土结 构 设计规范 ( G B 5 0 0 1 0 -2 0 0 2 ) 给出的普通混凝土棱 柱体抗压强度与立方体抗压强度之间的换算关系为 = 0 7 ( 1 ) f dMP a 图 1再生混 凝土 和 。 关系 混凝土基本力学性能研究组中给出的普通混凝 土棱柱体抗压强度 ( ) 和立方体抗压强度 ( ) 换算 关 系为 一 生 料 一 再 骨 一 石 砂 水 一 栅 灰E 水 馘 块号 试编 第 3 9卷 柴园园， 等 ： 再 生混凝 土基 本力学性 能指 标换 算关 系的研 究 第 2期 = 0 8 4 f o 一1 6 2 ( 2 ) 厂 c = 0 8 f o ( 3 ) 对 再 生混 凝 土 而言 ， 由于 再 生粗 骨 料 与 天然 粗 骨料 的基本性能存在较大的差异 ， 因此 ， 根据本试验 测得 的试 验数 据 ， 对 再 生混 凝 土 棱 柱 体抗 压强 度 与 立方体抗压强度的换算关系进行回归分析 ， 得换算 公式 为 = 0 7 6 f o 一0 8 f o ( 4 ) = 0 7 4 f o + 1 0 5 ( 5 ) 式 ( 4 ) 和 ( 5 ) 的相关 系数 R均 为 0 9 7 。 由图 2可 以看 出 ， 式 ( 6 ) 和 ( 7 ) 得 出的理 论值 与 试验值吻合较好。 图 2 普 通 混 凝 土换 算 理 论 值 和再 生混 凝 土试 验 值 图 2表示 了普通混 凝土 换算关 系和再生 混 凝土 试验值的 比较。可以看出， 在低强度时 ， 普通混凝土 换算关系得 出的理论值与再生混凝土试验值差异很 小 。在高强度时， 普通混凝土换算关系理论值要 比 再生混凝土试验值偏高。 2 2弹性模量 ( E ) 和立方体抗 压强度 ( ) 换 算 关 系 图 3表 示 了再 生 混凝 土 的 弹 性模 量 ( E ) 和立 方体抗压强度( ) 的关系。可见 ， 再生混凝土的弹 性模量随着立方体抗压强度 的增大而增大 ， 这与普 通混凝 土 是一致 的 。 P 图 3 再生混凝土 和 的关系 混 凝土 基本 力学 性能 研究组 给 出普通 混凝 土的 弹性模量( E ) 和立方体抗压强度 ( ) 换算关系为 E 。 =1 0 ( 2 2+ 3 3 ) ( 6 ) 对 再 生 混凝 土 而 言 ， 由于再 生 粗骨 料 基 本性 能 与天然粗骨料存在较大的差异 ， 因此 ， 根据本实验测 的试验数据 ， 对再生混凝土弹性模量与立方体抗压 强度的换算关系进行回归分析 ， 得换算公式为 E =1 0 ( 3 0+ 3 1 f o ) ( 7 ) 式 ( 7 ) 的相关 系数 为 0 8 4 。 由图 3可以看 出， 得出的理论值 与试验值 吻合 较好 。 图 4表示了普通混凝土换算关系理论值和再生 混凝土试验值的比较 。可 以看 出， 普通混凝土换算 关系得 出的理论值要 比再生混凝土试验值偏高。 J MP a 图 4 普通 混凝 土换算理论值 和再生混凝土试验值 2 3 劈 裂抗拉 强度 ( 。 ) 和 立 方体 抗 压 强度 ( ) 换 算 关 系 图 5表示了再生混凝土劈裂抗拉强度( ) 和立 方体抗压强度( ) 的关系。可见 ， 再生混凝土的劈 裂抗拉强度随着立方体抗压强度 的增大 而增大 ， 这 与普 通混凝 土是 一致 的。 f JMP a 图 5 再 生混凝 土 。 和 的关 系 混凝 土基本 力 学性能 研究 组给 出普通 混凝 土劈 裂抗拉强 度 ( 。 ) 和立 方体 抗压 强度 ( ) 换算 关 系为 4 3 第2期 柴园因， 等： 再生混凝土基本力学性能指标换算关系的研究 第 3 9卷 = 0 1 9 f o ( 8 ) 对再生混凝土而言 ， 由于再生粗骨料基本性能 与天然粗骨料存在较大的差异 ， 因此 ， 根据本实验测 的试验数据 ， 对再生混凝土弹性模量与立方体抗压 强度的换算关系进行回归分析 ， 得换算公式为 。= O 4 1 f o ( 9 ) 式 ( 9 ) 的相关系数 R为 0 8 1 。 普通混凝土换算理论值和再生混凝土试验值见 图 6 。 f MP a 图 6 普通混凝 土换算理论值和再生混凝 土试验值 2 4 抗折 强度 ( ) 和立方体 抗压强度 ( ( ) 换 算 关 系 图7表示了再生混凝土抗折强度( ) 和立方体 抗压强度( ) 的关系。可见， 两者的变化规律不是 很 明显 。 f , MPa ， 图 7 再生混凝土 和 的关系 C E B模式规 范和 A C I 规范给 出的再生混凝士 抗折强度( ) 和立方体抗压强度( ) 换算关系分 别为 =0 8 l 以 ( 1 0 ) 厂 ， ；0 5 7 以 ( 1 1 ) 图8表示了普通混凝土换算关系理论值和再生 混凝士试验值的比较 。可以看出， C l g B模式的普通 混凝土换算关系得出的理论值要 比再生混凝士试验 值偏高， A C I 规范普通混凝土换算关系得 出的理论 值与再生混凝士试验值差异较小 。 f JMP a 图 8 普通混凝土换算理论值和再生混凝土试验值 3 结论 1 ) 再生骨料的来源复杂不确定和戚分不单一， 使得普通混凝土的基本力学性能换算关系已经不再 适用。由此可以看出再生骨料的来源对再生混凝土 的基本力学性能有很重萼的影响。 2 ) 建议了再生混凝土基本力学性能的换算 关 系 。 参考文献 1 李坤 再生骨料及 再生混凝 土基本性 能研究 D 大连 ： 大 连理 工大学 ， 2 o 0 5 2 李占印 再生骨料混凝士性能的试验研究 D 西安： 西安建筑 科技大学。 2 0 0 3 3 沈大钦 再生骨料混凝土性能的研究 D 北京， 北京交通大 学 ， 2 0 0 6 4 许岳周 ， 石建 光 再生 骨料及 再生骨 料混凝 土的性 能分析 与评 价 混凝土 ， 2 0 0 6 ( 7 ) ： 4 l一 4 6 5 过镇海 ， 时旭东 钢筋混凝土原理和分析 M 北京 ： 清华大学 出 版社 ， 2 0 0 3 6 GB 5 0 0 1 0 -2 0 0 2 ， 混凝土结构设计规程 S 北京 ： 中国建筑工业 出版社 。 2 0 0 2 7 李佳彬 ， 肖建庄， 孙 振平 再生粗骨料基 本特性 及其对混凝 土性 能的影响 J 建筑材料报， 2 0 0 4， 7 ( 4) ： 3 9 03 9 5 8 肖 建庄， 李佳彬， 孙振平， 等 再生混凝土抗压强度研究 J 同济 大学学报 ， 2 0 0 4 ， 3 2( 1 2 ) ： 1 5 5 a一1 5 6 1 9 肖建庄 ， 雷斌 ， 袁飚 不同再生粗集 料混 凝土劈 裂抗拉强 度分布 特征 J 建筑材料学报 ， 2 0 0 8 ， 1 1 ( 2 ) ： 2 2 3 2 2 9 1 0 肖建庄 ， 李佳彬 再生 混 凝土 强度 指标 之 间换算 关 系的研 究 J 建筑材料学报 ， 2 0 0 5 ， 8 ( 2 ) ： 1 9 72 0 0 1 1 混凝土基本力学性能研究组 混凝土的几个基本力学指标 见 ： 国家建委建筑科学 研究 院主编 钢 筋混 凝士 结构研 究报 告选 集 北京 ： 中国建筑工业出版社， 1 9 7 7， 2 1 3 6