陶瓷细骨料再生混凝土抗压强度与回弹值关系试验研究.pdf

2 0 1 3年 第 7 期 (总 第2 8 5 期 ) Nu mb e r 7 i n 2 0 1 3 ( To t a 1 No 28 5) 混 凝 土 Co nc r e t e 原材料及辅助物料 M ATERI AL AND ADM I NI CL E 陶瓷细骨料再生混凝土抗压强度与 回弹值关系试验研究 陆盛武 ，曾志兴 ( 1 广西生态工程职业技术学院 建筑工程系，广西 柳州 5 4 5 0 0 3 ；2 华侨大学 土木工程学院，福建 泉州 3 6 2 0 2 1 ) 摘要： 为了探究 回弹法在陶瓷细骨料再生混凝土检测中的应用 ， 对陶瓷细骨料再生混凝土立方体抗压强度与回弹值 、 碳化深 度之间的关系进行了研究。 研究发现， 两者存在显著的正相关关系。 基于大量试验数据 ， 通过回归分析 ， 找出了陶瓷细骨料再生混 凝土抗压强度与回弹 、 碳化深度的关系 ， 获得了陶瓷细骨料再生混凝土抗压强度与回弹值、 碳化深度之间的回归方程 ， 对陶瓷细 骨料再生混凝土在今后 的研究及工程上的应用具有指导意义。 关键词： 再生混凝土 ；陶瓷；混凝土强度 ；无损检测 ；超声 回弹法 中图分类号： T U5 2 8 0 1 文献标志码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 3 ) 0 7 0 0 4 4 0 6 Exper i m en t al s t udy on det ec t i ng c ompr es si v e s t r eng t h of r e c yc l e d c onc r et e us i ng w a s t e c e r a m i c a s f i n e a g g r e g a t e b y ult r a s o n i c - r e b o un d m e t h o d LU S h e n g wu， ZENGZh i xi n g ( 1 T h e De p a r t me n t o f Ar c h i t e c t u r a l E n g i n e e r i n go f G u a n g x i E c o E n g i n e e r i n g Vo c a t i o n a l a n dT e c h n i c a l C o l l e g e ， L i u z h o u 5 4 5 0 0 3 ， C h i n a ； 2 S c h o o l o f C i v i l E n g i n e e r i n g ， H u a q i a o U n i v e r s i ty ， Q u a n z h o u 3 6 2 0 2 1 ， C h i n a ) Abs t r a c t ： I n o r d e r t o e x p l o r e t he a p pl i c a t i o n o f i n s pe c t i ng c o mp r e s s i v e s t r e ng t h of r e c yc l e d c o nc r e t e u s i ng wa s t e c e r a mi c a s fin e a g g r e g a t e b y r e b o u n d me t h o d ， t h e r e l a t i o n s h i p b e t we e n c o mp r e s s i v e s tr e n gth ， r e b o u n d v a l u e s a n d c a r b o n a t i o n d e p t h o f t h i s c o n c r e t e wa s s t u d i e dThe r e s ul t s s h o we d t ha t t h e r e wa s a s i g n i fic a n t p os i t i v e c o r r e l a t i o n i n t h e mAc c o r d i n g t o r e g r e s s i o n a n a l ys i s o n s u b s t a n t i a l e x p e r i me n t a l d a t a ， T h e r e l a t i o n s h i p o f t h e mwa s f o u n do u t ， a n da c o n s t r u c t i v ef o r mu l ao f r e b o u n dme t h o dt ot e s t c o n c r e t e s tr e n gthi s p r e s e n t e d ， wh i c h i s a g u i d i n g s i gn i fic a n c e t o r e s e a r c h a nd a pp l i c a t i on i n e n g i ne e r i n g on t h e r e c y c l e d c e r a mi c fin e a g g r e g a t e c o n c r e t e i n t h e f u t u r e K e y wor d s ： r e c y c l e d c o n c r e t e ； c e r a mi c ； c o n c r e t e s tr e n gth ； n o n d e s t r u c t i v e t e s t i n g ； r e b o u n d me t h o d 0 引言 回弹法是用一弹簧驱动的重锤， 通过弹击杆( 传力杆) ， 弹击混凝土表面 ， 并测出重锤被反 弹回来 的距离 ， 以回弹 值 ( 反弹距离与弹簧初始长度 之 比) 作 为与强度相关 的指 标 ， 来推定混凝土强度的一种方法。 由于测量在混凝土表面 进行 ， 所 以应属于一种表面硬度法 ， 是基 于混凝 土表 面硬 度和强度之问存在相关性而建立的一种检测方法 。 近年来 ， 国内展开了大量再生混凝土的研究与应用工 作 ， 取得 了大量 的研究成果 ， 但是关于再生混凝 土无损检 测 的研究则很少 5 - 6 。 肖建庄在 回弹法检测再生混凝土抗压 强度研究中发现， 相同强度等级再生混凝土的表面硬度小 于普通混凝土 ， 但其随抗压强度增加的速度较普通混凝土 快 同 。 但对于同样是建筑垃圾 的废弃建筑 陶瓷作骨料生产 再生混凝 土的研究 ， 却缺乏相关的资料 。 鉴于无损检测技术在混凝 土工程中的重要作用 8 _ m ， 收稿 日期 ：2 0 1 3 一 O l 一 1 4 基金项 目：福建省高等学校新世纪优秀人才支持计划项 目( 0 7 F J R C 0 5 ) 44 本研究进行了较 为系统 的超声 回弹综合法检测陶瓷细骨 料再生? 昆 凝土抗压强度试验 ， 给出了陶瓷细骨料再生混凝 土 的测强 曲线和回归方程 ， 这对陶瓷细骨料再生混凝 土的 推广应用具有重要的现实指导意义。 1 试验设计及试验 方法 1 1 试验原材料 陶瓷为福建泉州市磁灶镇某陶瓷厂生产的陶瓷废品 ； 粗骨料为粒径 5 2 0 m m 的连续级配的天然碎石 ； 天然细骨 料砂为天然河砂， 细度模数为 2 4 4 ， 含水率为 1 9 5 ， 质量 满足 J G J 5 2 2 o 0 6 普通混凝土用砂 、 石质量及检验 方法 标准 ， 再生细骨料为破碎处理后制得的陶瓷再生细骨料 ， 细度模数为2 9 4 ， 吸水率为 5 2 ， 表观密度为 2 3 2 6 7 k e g m ， 堆积密度为 1 1 5 3 3 k g r n ， 空隙率( 紧) 为 5 4 2 4 ， 压碎指 标为 7 5 2 ； 水泥采用泉州某水泥厂生产 的 P 0 3 2 5 R级和 P O4 2 5 级水泥 ； 水为本地 自来水。 1 2 再生混凝土配合 比设计 试验 中 ， 再生细骨料取代率( 为再生细骨料 占全部细 骨料质量百分 比) 取 2 5 ， 混凝 土的配合 比参 照 J G J 5 5 2 0 0 0 ( 普通混凝土配合 比设计规程 进行 。 本次试 验共测试 了 0 5( 2 ， 2 1 3 ) = 3 0 0 ， 可见 ， 日 。 假 设不成立 ， 可见 回归方程显 著 ， 具有 良好的相关性。 所 以： 0 0 5 5 0 6 4 R 翱 1 0 m 猫 ( 1 0 ) 2 4 2 测强曲线精度检验 通过用式( 1 0 ) 对 陶瓷细骨料再 生混 凝土的强度进行 预测， 计为 根据下列公式计算预测均值 、 相对标准误 差 标 准差 s 、 平均相对误差 6 ： ， m 一 ( 1 1 ) e 耋 )2)(100(12 单 kjcu,i z- , ,fj l 拿一 1 l 1 0 0 ( 1 4 ) n i 1 I ，i l 经计算 ， 得m L = 4 2 ， e 9 8 8 ， s = 1 9 0 5 ， 6 = 7 4 7 参考 J G J T 2 3 2 0 l 1 回弹法检测混凝土抗压强度技 术规 程 中普通混凝 土专 用测强 曲线 的规定 ： 专用测强 曲 线平均相对误差( 6 ) 不应大于 1 2 0 ， 相对标准差 e 1 4 ； 地区测强曲线平均 相对误 差( 不应大于 1 4 0 ， 相对标 准差 e ， 1 7 。 由式 ( 1 o ) 得 回归方程的强度平均 相对标 准 差 6 = 7 4 2 1 2 ， 相对标准差 e 9 8 8 ， 均 比规程 中要求 的误差要小 ， 故满 足规程 中专用测强 曲线 的精度要求 。 所 以通过回归得到的方程( 1 0 ) 是有效的。 3测强 曲线检验 3 1 回归曲线 方程 与全 国基 准方程 的比较 为了检验试验所得 出的回归方程的适用性和真实度 ， 将本研究 得到的再生混凝土统 一测强 曲线 与 J G J T 2 3 2 0 1 1 回弹法检测 混凝 土抗压强 度技术规 程 中普通混凝 土全国统一测强 曲线进行对 比， 结果见表 3 。 表 3 回归方程与国家标准公式精度对比表 47 从表 3中可以看 出， 利用本次试验数据 回归所得到的 方程与 J G J T 2 3 2 0 1 1 回弹法检测混凝土抗压强度技术 规程 给出的普通混凝土回弹法国家统一测强曲线的精度 非常接近 ， 且误差都很小 ， 因此 ， 可以作为陶瓷细骨料再生 混凝土的回弹法统一测强曲线方程。 图 5 反映了本次试验 的观测值 、 再生混凝土统一测强 曲线预坝 4 值 与普通混凝土全国统一曲线 预测值之 间的关 系。 从图中可以看 出， 龄期在 6 0 d以内时 ， 强度较低的混凝 土利用普通混凝土全 国统一 曲线所预测 的值偏小 ， 而利用 公式( 1 0 ) 预测出的值 比观测值偏大 ， 随着龄期 的增 长 ， 两 曲线方程趋于接近。 3 2拟 和 检 验 为了检验试验所得 出的回归方程的适用性和真实度 ， 我们对得到的试验回归方程进行 了拟和性的检验 。 采用没 有参与回归分析的试块进行复核验算 ， 按照超声 回弹综合 法的试验操作规程 ， 测定预 留的 3 6 块试块( 分 1 4 、 2 8 、 6 0 、 9 0 、 1 8 0 、 3 6 0 d 共 6 个 龄期测 试 ， 每龄期 6 块 ) 的 回弹值 和 抗 压强度值及碳化深度 ， 利用得到的回归方程( 1 0 ) 计算 出 预测值 ， 再 和混凝 土的强度 的实测值进行 比较 ， 得 出拟和 性的程度 ， 结果见表 4 。 8 0 7 0 6 0 50 40 30 2 0 1 0 0 1 5 9 1 3 1 7 2 1 2 5 2 9 3 3 3 7 1 5 9 1 3 1 7 2 1 2 5 2 9 3 3 3 7 1 5 9 1 3 1 7 2 1 2 5 2 9 3 3 3 7 ( a ) 1 4 d ( b ) 2 8 d ( c ) 6 0 d 1 00 8 O 6 0 40 20 O 1 5 9 1 3 1 7 2 1 2 5 2 9 3 3 3 7 1 5 9 1 3 1 7 2 1 2 5 2 9 3 3 3 7 1 5 9 1 3 1 7 2 1 2 5 2 9 3 3 3 7 ( d ) 9 0 d ( e ) l 8 0 d ( f ) 3 6 0 d 图5 不同龄期再生混凝土统一测强曲线与普通混凝土全国统一 曲线预测值及观测值比较图 表 4 再生混凝土回归方程的拟合试验 注 ： 平均相对误差 6 = 4 4 4 ； 相对标准差 e I = 5 6 4 。 由表 4 可见， 所有再生混凝土试块的实测值与预测值的 平均误差 、 相对标准差都落在回归方程相应误差值之内。 可见， 回归方程( 1 0 ) 是有效的。 4结 论 ( 1 ) 陶瓷细骨料再生混凝土回弹值是随着混凝土龄期 48 的增长而增 大， 龄期越长 ， 回弹值越大 ， 但这种趋 势并不是 线性 的， 前期混凝土回弹增长得较快 ， 随着龄期的增长 ， 回 弹值 的增长有变缓 的趋势 ， 这与普通混凝土相似 。 ( 2 ) 随着再生混凝土抗压强度 的增加 ， 其 回弹值也 随 之增 ， 两者之间存在一定 的相关关系 ， 实际 中利用 回弹法 检测再生混凝土抗压强度是可行 的。 舳 知 加 0 舳 加 如 们 如加 o ( 3 ) 陶瓷细骨料再生混凝土的碳化速度与混凝土强度 反相关关 系 ， 而与混凝 土龄期成正相关关系 。 对 于同一 强 度 等级 的混凝土来说 ， 碳化深度随龄期 的增长 而增 大 ； 对 于同一 龄期 的混凝土来说 ， 混凝土强度等级越低 ， 其碳化 程度越 大。 ( 4 ) 采用 回弹法检测陶瓷细骨料再生混凝 土的抗压强 度可 以取得 比较理想 的试验 结果 ， 但 是 ， 回弹值反映 的仅 仅是混凝土 的表面硬度 ， 而表面硬度不仅与混凝土强度有 关 ， 还跟混凝土的碳化情况有关 ， 因此 ， 用 回弹检测混凝土 强度时碳化对混凝土表面硬度 的影响 。 基于大量 的试验数 据 ， 通 过 回归分析 ， 得到粗骨料为碎石 而细 骨料用 2 5 的 陶瓷取代砂时的混凝土超声回弹测强 曲线的方程是 ： = 0 0 5 5 0 6 4 R 吼1 0 t0 2 2 2 0 5 d ， 相关系数 R Z = 0 9 6 8 ， 相对标准误差 e u9 8 8 ； 平均 相对误 差 S - 7 4 7 ； 该方程达到 J G J T 2 3 2 0 1 1 回弹法检测混凝土抗压强度规程 规定 的要求 ， 是有 效 的， 可以作为陶瓷再生混凝土的推算公式。 参考文献 ： 1 】吴新璇 混凝土无损检测技术手册【 M】 _ E 京 ： 人民交通出版社 ， 2 0 H0 3 2 】余红发 混凝土非破损测强技术研究 MJ E 京 ： 中国建材工业出 版社 ， 1 9 9 9 工业出版社 ， 2 0 0 8 ( 1 ) 6 G B T 5 0 0 8 0 - - - 2 0 0 2 ， 普通混凝土拌合物性能试验方法标准 S 1 E 京 ： 中国建筑工业出版社 ， 2 0 0 3 ( 1 ) f 7 】J G J T 2 3 2 0 l 1 ， 回弹法检测混凝土抗压强度技术规程 S 北京 ： 中国建筑工业出版社， 2 0 1 1 8 】肖建庄， 李佳彬 ， 兰阳 再生混凝土技术最新研究进展与评述【 J J _ 北京 ： 混凝土 ， 2 0 0 3 ( 1 0 ) ： 1 7 2 0 ， 5 4 9 孙振平 ， 谭国强 ， 王新友 再生混凝土技术 混凝土 ， 1 9 9 8 ( 5 ) ： 3 6 40 【 1 0 吴德义 龄期对回弹法检测混凝土强度的影0 N J 安徽建筑工业 学院学报： 自然科学版， 2 0 0 5 ， 1 3 ( 5 ) ： 5 - 7 1 1 肖建庄， 李佳彬等 回弹法检测再生混凝土抗压强度研究【 J 1 四 川 ： 四川建筑科学研究 ， 2 o o 4 ( 1 O ) 1 2 】 李为杜j 昆 凝土无损检测技术【 M】 上海 ： 同济大学出版社 ， 1 9 8 9 1 3 】 侯宝隆， 蒋之峰 混凝土的非破损检测 M 北京： 地震出版社， 1 9 92 1 4 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s E 京： 中国建筑工业出版社， 2 0 0 2 【 1 5 盛骤， 谢式干， 潘承毅 概率论与数理统计 M E 京： 高等教育出 版社 ， 2 0 0 8 ( 6 ) 3 俞宝民 高性能混凝土无损检测技术试验研究 D J 上海 ： 同济大 作者简介 学 ， 2 0 0 3 4 14 J G J 5 2 2 O 0 6 ， 普通混凝土用砂、 石质量及检验方法标准 s E 京 ： 中国建筑工业出版社 ， 2 0 0 7 ( 1 2 ) 5 】J G J 5 5 2 0 o 0 ， 普通混凝土配合比设计规程 s 北京 ： 中国建筑 上接第 4 0页 表 7 再生骨料的针片状颗粒含量 编号k 。 k 。 试验值 MP a 拟合值 MP a 试验值 拟合值 ( 3 ) 纤维布层数相 同时 ， B F R P布约束 圆柱体试件的抗 压强度 比棱柱体高 ， 原 因是棱柱体 四角应力集 中， 外包纤 维布容易在棱角处发生撕裂破坏 ， 约束效率稍低于圆柱体 。 ( 4 ) 采用最小二乘法对试验数据进行拟合 ， 得到了B F R P 布约束混凝土圆柱体和棱柱体的抗压强度模型 。 参考文献 ： I 】邓宗才， 牛翠兵， 卡 土 1 力， 等 F R P 加固混凝土结构耐久性研究叨北 京工业大学学报 ， 2 0 0 6 ， 3 2 ( 2 ) ： 1 3 3 1 3 7 2 】滕锦光， 陈建飞， 史密斯 S T ， 等 F R P加固混凝土结构 M 北京： 中国建筑工业出版社 ， 2 0 0 5 ： 3 - 5 【 3 】邓宗才， 阚德新， 杜修力， 等 聚乙烯纤维布约束混凝土短柱轴 压性能的试验 工业建筑 ， 2 0 0 7 ， 3 7 ( 1 0 ) ： 6 9 7 2 联 系地址 联系电话 陆盛武( 1 9 7 2 一 ) ， 男， 工程师， 讲师， 硕士研究生， 主要 从事混凝土等方面的研究。 厂西8 D O 0 q l 市广西生态工程职业技术学院建筑工程 系 ( 5 4 5 0 0 3 ) 1 8 0 77 2 1 8 6 81 4 】谢尔盖 玄武岩纤维的特性以及在中国的应用前景 J 玻璃纤 维 ， 2 0 0 5 ( 4 ) ： 4 4 4 8 5 】L A M L ， T E NG J GS t r e n g t h mo d e l s o f fi b e r - r e i n f o r c e d p l a s t i c c o n - fi n e d c o n c r e t e J J J o u r n a l o f S t r u c t u r a l En g i n - e e r i n g ， 2 0 0 2， 1 2 8 ( 5 ： 61 2 -6 23 【 6 】K ARB HAR I V M， G AO Y C o mp o s i t e j a c k e t e d c o n c r e t e c o n fi n e d u n - d e r u n i a x i a l c o mp r e s s i o n - v e r i fi c a t i o n o f s i mp l e d e s i g n e q u a t i o n s J J o u r n a l o f Ma t e r i a l s i n Ci v i l E n g i n e e r i n g ， 1 9 9 7 ， 9 ( 4 ) ： 1 8 5 1 9 3 【 7 TO UT AN J I H AS t r e s s s t r a i n c h a r a c t e r i s t i c s o f c o n c r e t e c o l u mn s e x t e r n a l l y c o n fi n e d w i t h a d v a n c e d fi b e r c o mp o s i t e s h e e t s l J 1 A C I M a t e r i a l s J o u r n a l ， 1 9 9 9 ， 9 6 ( 3 ) ： 3 9 7 4 0 4 【 8 MI R MI RAN A， S HA HAWY M B e h a v i o r o f c o n c r e t e c o l u mn s c o n fi n e d b y fi b e r c o m p o s i t e s J 1 9 8 2 ， 1 2 3 ( 5 ) ： 5 8 3 - 5 9 0 【 9 邓宗才， 徐永朝 I H F R P布约束混凝土棱柱轴压力学性能试验 研究公路 ， 2 0 1 1 ( 7 ) ： 1 9 3 1 9 7 作者简介 联系地址 联系电话 邓宗才 ( 1 9 6 1 一 ) ， 男 ， 教授， 研究方向： 主要从事土木工 程材料与结构的研究。 北京市朝阳区平乐园 1 0 0号 北京工业大学( 1 0 0 1 2 4 ) 1 3 58 1 9 2 5 93 1 4 9