再生粗骨料混凝土早期强度试验研究.pdf

2 0 1 5年 第 7期 (总 第 3 0 9期 ) Nu mb e r 7 i n 2 0 1 5 ( T o t a l No 3 0 9) 混 凝 土 Co n c r e t e 原材 料及辅助物料 M ATE RI AL AND AD NI CLE 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 7 0 1 9 再生粗骨料混凝土早期强度试验研究 张兴才 ， 李洪明 。 朱磊 ( 1 沙洲职业工学院，江苏 张家港 2 1 5 6 0 0 ； 2 南京航空航天大学，江苏 南京 2 1 0 0 1 6 ) 摘要： 通过试验研究水灰 比、 再生粗骨料取代率和用水量对再生混凝土早期抗压强度和抗折强度的影响。 研究结果表明， 再生 混凝土各龄期的强度系数随水灰 比、 骨料取代率 、 单位用水量等因素变化不大 。 再生混凝土的各个龄期 的抗压和抗折强度均随 水灰 比和再生骨料取代率的增大而降低。 根据试验结果建立了再生粗骨料取代率为 1 0 0 的再生混凝土早期抗压强度和抗折强 度计算模型， 该模型计算结果与他人试验结果吻合较好。 关键词： 再生粗骨料 ； 再生混凝土； 抗压强度 ； 抗折强度 中图分类号 ： T U 5 2 8 0 4 1 文献标志码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 5 ) 0 7 0 0 7 5 0 5 E x p e r i me n t a l r e s e a r c h o n e a r l y s t r e n g t h o f r e c y c l e d c o a r se a g g r e ga t e c o n c r e t e ZHANG Xi n gc a i ， LIHo n gmi n g ， ZHU Le ( 1 S h a z h o u P r o f e s s i o n a l I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y ， Z h a n g j i a g a n g 2 1 5 6 0 0 ， C h i n a ； 2 N a n j i n g U n i v e r s i t y o f A e r o n a u ti c s a n d A s tr o n a u ti c s ， N anj i n g 2 1 0 0 1 6 ， C h i n a ) Ab s t r a c t ： T h e i n fl u e n c e s o f wa t e r c e me n t r a t i o ， r e p l a c e me n t r a ti o 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 wa t e r a mo u n t o n e a r l y c o mp r e s s i v e s t r e n g t h an d fle x u r a l s t r e ng t h o f r e c y c l e d c o n c r e t e we r e i n v e s tig a t e d b y e x p e r i me n t s Re s e a r c h r e s ul t s s h o w t h a t the s t r e n g t h r a t i o o f r e c y c l e d c o a r s e a g gre g a te c o n c r e t e di d nt v a r y wi th wa t e rc e me n t r a ti o， r e p l a c e me n t r a tio an d wa t e r a mo u nt ， the c o mp r e s s i v e s t r e n gt h a n d fle x u r a l s t r e n g t h a t d i f f e r e n t a g e s d e c r e a s e wi th t h e wa t e rc e me n t r a ti o a nd r e pl a c e me n t r a ti o Th e mo d e l s f o r e arl y c o mp r e s s i v e s t r e ng t h an d fle x u r a l s e n g t h of r e c y c l e d c o n c r e te wi th 1 0 0 r e p l a c e me n t o f r e c y c l e d c o a r s e a g g r e ga t e are e s t a bl i s h e d a c c o r d i n g t o e x p e fime n t r e s ul t s， and t h e c a l c u l a t e d v a l u e s o f the s t r e n g th o f r e c y c l e d c o ars e a g g r e g a t e c o n c r e are i n g o o d a gre e me n t wi t h the t e s t v a l u e s o b t a i n e d b y o the r r e s e arc h e r s Ke y WOr ds： rec y c l e d c o ars e a g g r e ga t e； r e c y c l e d c o n c r e t e； c o mp r es s i v e s t r e n g t h； fle x u r a l s t r e n g t h 0引言 1 试验概况 再生混凝土既可以节省天然骨 料 ， 保 护生态环 境 ， 又 可以解决因废 旧混凝土处理不当引起 的环境污染问题 。 近 年来 ， 再生混凝土已成为国内外研究的热点之一。 再生混 凝土强度方 面的研 究主要 集 中在再 生混凝 土 2 8 d的强 度 ， 也有少部分学者 对再生混凝 土 2 8 d内的早期 强度进 行了研究 。 文献 1 对不同取代率下再生混凝土 的早期 1 、 4 、 7 d抗压强度 和劈裂抗拉强度进行 了研究。 文献 2 对 取代率为 1 0 0 的再生混凝 土早期 抗压强度进行 了研究 。 文献 3 6 研究了再生混凝土早期强度， 并与普通混凝土 进行了比较。 以上研究得到了再生混凝土早期基本力学性 能的许多重要数据 ， 但是没有系统研究影响再 生混凝土早 期强度 的因素 ， 另外再生混凝土早期强度的计算模型未见 报道。 本试验通过研究了水灰 比、 再生粗骨料取代率和单 位用水量对再生混凝 土早 期抗压强度和抗折 强度的影响 规律 ， 并根据试验结果建立再生粗骨料混凝土早期抗压强 度和抗折强度计算模型。 水泥为 P 0 4 2 5级水泥 。 细骨料为中砂 ， 细度模数为 3 0 3 。 再生粗骨料吸水率为5 2 8 ， 压碎指标为 1 6 3 9 ， 属 级再生骨料。 试验取水灰 比、 再生粗骨料的取代率及单 位用水量作 为参数 ， 水灰 比分别取 0 3 、 0 3 6 、 0 4 3 、 0 5 ； 取 代率 取 5 0 、 7 0 、 1 0 0 ， 单 位 用 水 量 取 1 5 5 k g m 和 1 9 0 k g m ， 混凝土设计配合 比见表 1 。 立方体抗压强度所 用试件尺寸均为 1 5 0 1 1 1 1 1 1 5 0 m r n 1 5 0 m l T l ， 抗折强度所 用试件尺寸为 1 0 0 ra i n x 1 0 0 mm 4 0 0 IT t l n 。 试件养护 至 龄期 ( 3 、 7 、 1 4 、 2 8 d ) ， 进行抗压强度和抗折强度的测定。 2 试验 结果 与分析 将再生混凝土各 龄期 的立方体抗压强度 和抗折 强度 与2 8 d强度的比值分别定义为抗压强度与抗折强度系数， 实测强度系数见表 2 。 由表 2可知 ， 再生 混凝 土各龄期 的强 度系数 随水 灰 比 、 骨料取代率、 单位用水量等因素变化不大。 3 d 即可以 收稿日期： 2 0 1 4 1 0 0 8 基 金项 目 ： 国家高技术研究 发展计划 ( 8 6 3计划 ) 重点项 目子课题 ( 2 0 0 9 A A 0 3 2 3 ) 7 5 注 ： R C 3 0 1 5 0中， R C一再生混凝土 ； 3 0一 水灰比编号， 代表水灰比0 3 ； 1 一 单位用水量编号， 代表单位用水量 1 5 5 k g m ， 2代表单位 用水量 1 9 0 k g m ； 5 0一 再生粗骨料的取代率为 5 0 。 表 2 再生混凝土各龄期抗压强度与抗折强度系数 7 6 达到 5 0 6 0 ， 7 d达到约 6 0 7 0 ， 1 4 d基本上可以达 到 8 5 左右。 2 1 水灰 比对 再生 混凝土早 期抗压 强度 和抗折 强 度 的影响 以单位用水量 1 5 5 k g m ， 取代率 1 0 0 的再生混凝土 试验组 的试验结果 ， 得到不同水灰 比下再生混凝土早期强 度的关 系曲线 ， 如图 1 所示。 4 0 3 5 皇 o 2 5 嘣 蛞 2 0 堰 1 5 1 0 0 l U l 20 2 5 30 龄 期， d ( b ) 图 1 不同水灰比的再生混凝土各龄期的抗压、 抗折强度曲线 由图 1 可以看 出， 不同水灰 比的再生混凝土早期强度 发展 曲线形状基本相 同， 均呈现 随龄期逐 渐升高的趋势。 不同水灰 比的再 生混凝 土同龄期相 比， 水灰 比越 低 ， 强度 越高。 水灰比对抗折强度的影响与抗压强度类似。 在 3 7 d 内， 强度增长最快 ， 之后逐渐减慢 ， 1 4 2 8 d时 ， 增 长 已 经很小 。 2 2 粗骨料取代率对再生混凝土早期抗压强度和 抗折 强度 的影响 以单位用水量 1 5 5 k g m ， 水灰 比 0 3 6试验组 的试验 结果 ， 得到不同取代率 下再生混凝土各龄期 的抗压 、 抗折 强度曲线 ， 见图 2 。 由图 2可 以看 出不 同取代率 的再 生混 凝土早期强度曲线基本相同， 取代率的改变没有改变强度 发展的趋势。 相同水灰 比下 ， 同龄期相 比， 再生混凝土的早 期强度随着骨料取代率的增加而逐渐减小 ， 与 5 0 取代率 相 比， 取代率为 7 0 和 1 0 0 的试件 3 d抗压强度分别要低 5 9 4 和 1 9 3 6 ， 7 d强度低 1 O - 3 3 和 1 7 6 6 。 不 同取代率下再生混凝土 的抗折强度早期发展规律 与抗压强度一致 ， 由图 2可以看 出再生粗骨料的取代率越 高， 各龄期的再生混凝土抗折强度越低 ， 从 5 0 取代率增 加为 7 0 ， 各 龄期 的强度 分 别 降低 了 6 8 、 1 4 9 、 1 0 9 4 、 6 7 ， 从 5 0 取 代率增加 到 1 0 0 ， 各龄期 的取代 率分别降低了 1 6 9 、 2 4 2 、 1 5 9 、 9 7 。 主要原 因是 随 着取代率 的增大 ， 再生骨料表面旧砂浆与新砂浆 的接触 面 增多。 另外再生骨料的取代率越大， 需要加入的预吸水量 越大， 导致实际的水灰比变大， 水泥砂浆的实际强度降低。 日 盏 越 鳗 趟 44 4 2 4 0 3 8 皇 3 6 寇3 4 髓 3 2 辖 3 0 2 8 2 6 2 4 0 5 l 0 1 5 2 0 2 5 3 0 龄期 d ( a ) 3 5 3 O 2 5 寇 2 0 馨1 5 1 0 O 时 醴 辖 3 7 1 4 28 龄期 d ( a ) 3 7 1 4 2 8 龄期 d ( b ) 图 3 不 同单位用水量的再生混凝土各龄期抗压、 抗折强度对比 77 如 勰 拍 5 O 5 O 5 O 2 2 l 1 0 3 再 生混凝土早期抗 压强度模 型 由本试验结果表 2可知 ， 尽管不 同水 灰 比、 取 代率和 单位用水量的再生混凝土在不同龄期 的强度有所不 同， 但 是再生混凝土各龄期强度与 2 8 d强度 的比基 本接近 ， 即 强度系数基本不变 。 国内外研究 也 有类似结论 。 所 以 本研究中对于再生混凝 土早期 强度的拟合 只 以龄期作为 参数。 对于普通混凝 土抗压强度与龄期关系 ， 朱伯芳p 给出 的普通混凝土 的早期抗压强度计算式 ： ， c = ， c 1 + A l n ( _ ) ( 1 ) 对于普通硅酸盐水泥： A= 0 1 7 2 7 C E B F I P 模式规范给出的普通混凝土的早期抗压 强度计算计算式 ： o = 皿 e x p 1 一( ) 卡 ( 2 ) 式中： ， c u t 龄期为 t 的抗压强度， MP a ； 龄期为 2 8 d的抗压强度 ， MP a 。 对于 3 2 5 R级普通硅酸盐水泥 ， S = 0 2 5 ； 对于 4 2 5 R 级普通硅酸盐水泥 ， J = 0 2 0 。 本试验在式 ( 1 ) 和 ( 2 ) 中 A和 分别作 为变动参数 ， 根据本试验 中实测 2 8 d强度和 t 强度 ， 反算出参数 A和 ，计算结果见表3 。 表 3 再生混凝土各龄期的抗压强度参数计算 由表 3可知， 式( 1 ) A的变异系数小于式( 2 ) S 的变异系 数， 因此再生混凝土早期抗压强度计算模型采用式( 1 ) 形式： = 1 + 0 1 9 5 9 l n ( ) ( 3 ) 厶L) 为验证该计算模型的正确性 ， 将部分学者的试验数据 带入式( 3 ) ， 推算各龄期的抗压强度， 再与试验结果进行比 较 ， 见表 4 。 由表 4可知， 各学者的试验结果与本文模型的计算结 果吻合较好 ， 证 明了本研究建立的再生混凝土早期抗压强 度计算模 型的可靠性。 4 再生混凝 土早期抗折强度模型 利用抗折强度各龄期强度系数的均值 ， 进行回归分 析 ， 得到再生混凝土早期抗折强度计算模型 ： ， n = 8 0 2 0 3 2 1 n ( t ) + O 3 4 0 6 ( 4 ) 78 为验证该计算模型的正确性 ， 将部分学者的试 验数据 带人式( 4 ) ， 推算各龄期的抗折强度， 再与试验结果进行比 较 ， 见表 5 。 由表 5可知， 各学者 的试验结果与本研究模 型 的计算结果吻合较好 ， 证明了本研究建 立的再生混凝土早 期抗折强度计算模型的可靠性 。 羞 越 鹱 辖 1 O O 2 0 5 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 龄期 ， d 图4 再生混凝土早期抗折强度回归 曲线 表 4 再生混凝土早期抗压强度模型的验证 注： 相对差值是再生混凝土实测值与公式计算值之差与实测强度的比值。 表 5 再生混凝土早期抗折强度计算模型的验证 注： 相对差值是再生混凝土实测值与公式计算值之差与实测强度的比值 。 5 结 论 ( 1 ) 再生混凝土强度发展 曲线 的形状不 随水 灰 比、 骨 料取代率和单位用水量等因素的改变而改变 ， 再生混凝土 各龄期的强度比随水灰比、 骨料取代率和单位用水量等因 素变化不大。 ( 2 ) 再生 昆 凝土的各个龄期的抗压、 抗折强度均随水灰 比的增大而降低， 随再生骨料取代率的增加而逐渐减小。 ( 3 ) 利用试验数据 回归得到再生混凝 土早期抗压强度 和抗折强度计算模型， 模型计算结果与他人试验结果吻合 较好。 参 考文献 ： 1 K O U S C， P O O N C S ， C H A N D P r o p e r t i e s o f s t e a m c u r e d r e c y c l e d a g g r e g a t e fl y a s h c o n c r e t e A P r o c e e d i n g s o f I n t e r n a t i o n a l RI LEM Co n f e r e n c e o n t he Us e o f Re c y c l e d Ma tefis i n Bu i l d i n g s a n d S t r u c t u r e s ， 2 0 0 4 ( 2 ) ： 5 9 0 5 9 9 2 ME C H A N I C A L K R P r o p e rt i e s of c o n c r e t e w i t h r e c y c l e d c o a r s e a g g r e g a t e l- J B u i l d i n g a n d E n v i r o n m e n t ， 2 0 0 7 ( 4 2 ) ： 4 0 7 4 1 5 。 3 周徽 ， 柳炳康， 陆国 再生混凝土基本力学性能试验分析E J 安 徽建筑工业学院学报 ， 2 0 0 8 ， 1 6 ( 6 ) ： 4 8 4 郝伟， 张书玉 道路旧水泥混凝土的再生利用E J 黑龙江交通 科技 ， 2 0 0 7 ( 3 ) ： 3 4 5 3傅工范， 赵文琴， 郭忠印， 等 旧水泥路面板再生集料在水泥混 凝土中应用的试验研究I- J 上海公路 ， 2 0 0 6 ( 1 ) ： 3 8 4 O 1- 6 3李旭平 再生混凝土基本力学性能研究( I I ) J 建筑材料学 报 ， 2 0 0 7 ， l O ( 6 ) ： 6 9 9 7 0 4 7 朱伯芳 大体积混凝土温度应力与温度控制 M 北京： 中国电 力出版社 ， 1 9 9 9 8 C E BHP Mo d e l c o d e f o r c o n c r e t e s t r u c t u r e ： C E BHP I n t e r n a t i o n a l R e c o m me n d a t i o n s Z P a ri s ， 1 9 9 0 I- 9 赵军， 邓志恒， 林俊 再生混凝土配合比设计的试验研究 J 广 西工学院学报， 2 0 0 7 ， 1 8 ( 3 ) ： 8 0 8 4 1 0 林俊 再生混凝土抗压和梁受弯性能研究 D 广西： 广西大 学 ， 2 0 0 7 1 1 王新永， 李云霞， 李秋义 再生混凝土的用水量和强度试验研 究 J 新型建筑材料， 2 0 0 6 ( 1 2 ) ： 1 31 5 1- 1 2 余斌 再生粗集料混凝土的基本性能研究 D 南昌： 南昌大 学 ， 2 0 0 7 1 3 石建光 ， 许岳周 骨料级配对再生混凝土强度和工作性能影响 的试验研究和计算分析 J 混凝土 ， 2 0 0 8 ( 1 ) ： 8 2 8 6 1 4 肖建庄 ， 李佳斌 ， 孙振平 ， 等 再生混凝土的抗压强度研究r J 同济大学学报 ， 2 0 04 ， 3 2 ( 1 2 ) ： 1 5 5 8 1 5 6 1 1 5 lJ 数华 再生骨料混凝土力学性能和耐久性的试验研究r J 混 凝土与水泥制品， 2 0 0 9 ( 6 ) ： 91 1 1 6 ( J 朝晖， 张允宝 道路再生骨料混凝土试验 J 长沙理工大学 学报 ， 2 0 0 6 ， 3 ( 4 ) ： 1 21 5 第一作者 联系地址 ： 联系电话 ： 通讯作者 ： 联 系电话 ： 张兴才( 1 9 6 3一) ， 男， 副教授， 主要从事混凝土结构研 究。 江苏省张家港市长兴中路 8号( 2 1 5 6 0 0 ) 0 2 58 48 9 0 6 5 5 李洪明( 1 9 8 9一 ) ， 男， 研究生， 主要从事混凝土结构研 究。 1 51 9 5 9 5 0 91 8 7 9