再生卵石骨料混凝土力学性能试验研究.pdf
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1、第 1 7卷 第 3期 2 0 1 4年 6月 建筑材料学报 J OURNAL OF B UI LDI NG MATERI AL S Vo 1 17。 No 3 J u n , 2 0 1 4 文章编号 : 1 0 0 7 9 6 2 9 ( 2 O 1 4 ) O 3 0 4 6 5 0 6 再 生卵石骨料混凝土 力学性能试验研究 陈宗平 , 周春 恒 , 陈宇 良 , 黄 靖 , 薛建 阳 ( 1 广西大学 土木建筑工程学院,广西 南宁 5 3 0 0 0 4 ; 2 广西大学 工程防灾与结构安全教育部重点实验室 , 广西 南宁 5 3 0 0 0 4 ) 摘 要 : 采 用以 卵石 为粗
2、 骨料 的原 生混 凝 土作 为再 生混凝 土来 源 , 通 过破碎 、 筛分获 取 再 生 卵石 粗 骨 料 , 并用其 全部 或部 分取代 天 然 卵石 来配制 再 生混凝 土 以再 生 卵石粗 骨 料取 代 率 为 变化 参 数 , 设 计 9 9个试 件 , 分别进 行 立方体 抗 压强度 、 棱 柱体 抗 压 强度 、 抗折 强度 、 弹性 模 量 和 泊松 比等 力 学性 能试验 观察 了试件的破坏形态, 获取其 受力破坏全过程的应力一 应 变曲线及峰值应力、 峰值应变、 弹性模量和泊松比等特征参数 , 并提 出了再 生卵石 骨料 混凝土各项强度指标之 间的换算 关 系公 式 结果
3、表明: 再生卵石骨料混凝土的各项强度指标与天然卵石骨料 混凝土相比均有略微增大之 势; 不 同取代率下, 再生卵石骨料混凝土应力一 应 变曲线下降段 比天然卵石骨料混凝土陡峭; 再生卵 石骨料混凝土弹性模量均小于天然卵石骨料混凝土, 泊松 比与天然卵石骨料混凝土接近 关键词 :再生混凝土;卵石骨料 ;强度特征 ;强度换算 中图分 类号 : T U5 2 8 0 1 文献标 志码 : A d o i : 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 7 9 6 2 9 2 0 1 4 0 3 0 1 7 M e c ha ni c a l Pr o p e r t i e s o f
4、Re c y c l e d Pe bb l e Ag g r e g a t e Co n c r e t e CHEN Z o n g p i n g , ZHOU C h u n h e n g , CHEN Yu l i a n g ,H U ANG J i n g , XUE J i a n y a n g。 ( 1 Co l l e g e o f Ci v i l En g i n e e r i n g a n d Ar c h i t e c t u r e ,Gu a n g x i Un i v e r s i t y ,Na n n i n g 5 3 0 0 0 4,
5、C h i n a ;2 Ke y La b o r a t o r y o f Di s a s t e r P r e v e n t i o n a n d S t r u c t u r a l S a f e t y o f Ch i n a M i n i s t r y o f Ed u c a t i o n,Gu a n g x i Un i v e r s i t y ,Na n n i n g 5 3 0 0 0 4 ,Ch i n a ) Ab s t r a c t :Pr i ma r y c o n c r e t e wi t h p e b b l e c o
6、 a r s e a g g r e g a t e wa s u s e d a s t h e s o u r c e o f r e c y c l e d p e b b l e ,a l l o r p a r t o f n a t u r a l p e b b l e wa s r e p l a c e d wi t h r e c y c l e d p e b b l e t o p r e p a r e c o n c r e t e 9 9 s p e c i me n s we r e d e s i g n e d wi t h d i f f e r e n
7、t r e p l a c e me n t r a t e Th e p r i s m c o mp r e s s i v e s t r e n g t h,c u b e c o mp r e s s i v e s t r e n g t h,f l e x u r a l s t r e n g t h,e l a s t i c mo d u l u s a n d P o i s s o n S r a t i o s o f s p e c i me n s we r e t e s t e d Th e f a i l u r e p a t t e r n ,s t r
8、 e s s s t r a i n c u r ve s,p e a k s t r e s s, pe a k s t r a i n, e l a s t i c mod ul us a nd Po i s s on S r a t i os of s p e c i m e ns we r e d e t e r m i ne d Ba s e d o n t h e t e s t d a t a ,t h e c o n v e r s i o n r e l a t i o n s h i p o f v a r i o u s s t r e n g t h i n d e x
9、 e s wa s p r o p o s e d Th e r e s e a r c h r e s u l t s s h o w t h a t c o mp a r i n g wi t h n a t u r a l p e b b l e c o n c r e t e ,t h e s t r e n g t h o f r e c y c l e d p e b b l e c o n c r e t e s l i g h t l y i n c r e a s e s ;i n d i f f e r e n t r e p l a c e me n t r a t i
10、o,t h e s t r e s s s t r a i n c u r v e s o f r e c y c l e d p e b b l e c o n c r e t e a r e s t e e p e r t h an t hos e o f na t u r a l p e b bl e c onc r e t e a t de s c e nd i ng s e c t i on;t he e l a s t i c mo du l us,d e f or ma t i on p e r f or ma n c e a r e l o we r t h a n t h o
11、 s e o f n a t u r a l p e b b l e c o n c r e t e ,b u t Po i s s o n S r a t i o i s c l o s e Ke y wo r d s :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 ;p e b b l e c o a r s e a g g r e g a t e ;s t r e n g t h c h a r a c t e r i s t i c s ;s t r e n g t h c o n ve r s j on m e t h od 再生
12、 混凝 土是 指将 废弃 混凝 土经 破碎 、 清 洗 、 分 级及 按 比例相 互混 合后 作为 部分或 全部 骨料所 配 制 收稿 日期 : 2 0 1 3 - 0 2 0 2 ;修订 日期 : 2 0 1 3 0 5 - 1 4 基金项 目: 国家 自然科学基金资助项 目( 5 1 2 6 8 0 0 4 ) ; “ 八桂学者” 建设工程专项经费资助项 目; 广西科技攻关 资助项 目( 桂科攻 1 2 1 1 8 0 2 3 3 ) ; 广 西 自然科学基金资助项 目( 2 0 1 2 GXNS F AA0 5 3 2 0 3 , 2 0 1 3 GXNS F DA 0 1 9 0 2
13、5 ) ; 广西理工科学实验中心重点项 目( L GZ X 2 0 1 1 0 2 ) 第一作者 : 陈宗平 ( 1 9 7 5 ) , 男 , 广西玉林人 , 广西大学教授 , 博士生导师 , 博士 主要从 事钢一 混凝土组合结 构、 再生混凝土结构 、 异 形柱结 构等研究 E ma i l : z p c h e n g x u e d u c n 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3 期 陈宗平 , 等 : 再生卵石骨料混凝土力学性能试验研究 4 6 7 1 3再 生 混凝 土 力学性 能
14、试 验 1 3 1试件 设计 考虑了 1 1种再生 卵石粗骨料取 代率 ( 质量 分 数 , 用 R 表示 ) , 从 0 1 0 0 递 增 , 中 间级差 1 O 一 共制作了 9 9个试 件 , 其 中 1 5 0 mm1 5 0 mmX 1 5 0 mm 的立 方体 试 件 、 1 5 0 mm1 5 0 mm3 0 0 miT t 和 1 5 0 mm1 5 0 mm5 5 0 mm 的棱柱体试件各 1 1 组 , 每组 试件 3 个 以取代率 R为 0 ( 对应于普 通混凝 土) 为基 准 , 按 C 3 0混凝土计算配合 比 各组试 件 的配合 比 中, 严格保持水胶 比 仇w
15、me 、 水泥 ( C ) 、 砂( S ) 、 粗骨 料 的总量 不变 , 并 且 考 虑 了再 生 卵 石 粗 骨 料 的 吸水 率, 即随着 取代率 的增大 , 相 应地增加 了附加用水 量 再 生 卵石 骨料 混凝 土 配合 比见表 2 表 2 再生卵石骨料混凝土的配合比 T a b l e 2 M i x p r o p o r t i o n s o f r e c y c l e d p e b b l e a g g r e g a t e c o n c r e t e R( b y Sa n d r a t i o C 0 d e ma s s ) ( b y ma s s
16、 ) Mi x p r o p o r t i o n ( k g m ) C W a t e r S NCA RPCA 1 3 2 试 验加 载方 法 所有试件均在标 准条件 下养 护 2 8 d后 , 按 照 GB 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 中相关测定方法和要求进行试验 立方体抗压 强度试验和棱柱体抗压强度试验分别采用 1 5 0 mmX 1 5 0 mm 1 5 0 mm 的 标 准 立 方 体 和 1 5 0 mm 1 5 0 mm3 0 0 mm 的标 准棱 柱 体 试 件 , 在 RMT - 2 0 1 试验机上进行 采用位移控制的
17、加载制度 , 加载速率 为 0 0 1 mm s , 通过采集 系统 , 获取试件的荷载一 位 移全过程 曲线 对于棱柱体试件, 还要同时测量其弹 性模量和泊松 比, 泊松 比通过在试件相邻 的两个侧 面 中部 沿横 向和 纵 向 各贴 一 片 电阻应 变 片 获 取 抗 折强度试验采用 1 5 O mmX 1 5 0 mm5 5 0 mm 的标 准棱柱体试件 , 在抗折试验机上进行 2试验结果及分析 2 1 试 件破 坏形 态 再生卵石骨料混凝土立方体试件的破坏过程及 其形态与普通混凝土相似 在接近破坏前 , 首先在其 侧表面出现竖向裂缝 随着应力的不断增大, 这些裂 缝不断延伸 , 形成
18、4 5 。 角左右 的“ x ” 形斜裂缝 , 混凝 土逐 渐剥 落 , 呈 4 5 。 角左 右 正 倒 相 连 的棱 锥 体 , 试 件 破坏 棱柱体试件在加载初期无 肉眼可见的裂缝, 在 接近 峰值应 力 时 , 试 件 中部 首 先 出现 少 量竖 向微 裂 缝 达到峰值应力后 , 随着应 变继续增大 , 微裂缝持 续发展 、 连通 , 形成斜裂缝 , 最终裂缝贯穿试件全截 面 从 破坏 过程 与形态 上看 , 再 生卵石 骨料 混凝 土试 件与普通混凝土相似 通过对试件破坏后断面的细 致 观察 发现 , 裂 缝 主要 出现 在 粗 骨 料 与水 泥 砂 浆基 体的界面以及水泥砂浆基体
19、内部 2 2 立方体 抗 压强 度与 棱柱体 抗压 强度 再生卵石骨料混凝土 的立方体抗 压强度 , c 及 棱柱体抗压强度 厂 c 取每组 3 个试件的平均值 , 见表 3 由表 3可 见 , 再 生 卵石 骨 料 混 凝 土 的立 方 体抗 压 强度及棱柱体抗压强度总体上大于取代率为 0 的 普通混凝土 对于立方体抗压强度, 再生卵石骨料混 凝土只有在取代率 R为 1 0 和 2 O 9 6 时略小于普通 混凝土 , 其余取代率下则均大于或等于普通混凝土 , 两者 比值 的变 化 范 围为 9 4 1 3 8 ; 对 于棱 柱 体 抗压强度 , 再生卵石骨料混凝土只有在取代率 R为 1 O
20、 和 9 O 时略小于普通混凝土 , 两者比值的变化 范 围为 9 6 1 3 2 表 3 试件的立方体抗压强度与棱柱体抗压强度 Ta b l e 3 P r i s m c o mp r e s s i v e s t r e n g t h a n d c u b e c o m p r e s s i v e s t r e ng t h o f s p e c i me n s R( b yma s s ) 0 i 0 2 0 3 0 4 0 5 0 , c MP ( 2 1 9 。 8 。 8 )( 2 7 9 4 5 )( 2 。 9 9 7 9 2 )( 3 1 4 1 8 7
21、6 )( 3 1 2 。 。 6 9 0 )( 2 1 9 。 8 。 4 ) f o MP ( 2 1 6 。 。 8 。 2 )( 2 。 5 9 8 6 0 )( 2 1 8 。 8 8 6 )( 2 1 8 。 5 7 9 )( 2 1 7 。 0 1 8 )( 2 1 9 。 0 8 9 ) No t e: Va l u e s i n p a r e nt h e s e s a r e t h e s t r e n g t h r a t i o 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 t o n a t u
22、r a l a g g r e g a t e c o n c r e t e ,t h e s a me i s i n t a b l e 4 同时, 由表 3还可看 出, 随着取代率 R的增大 , 趋势 原 因可能是一方面在废弃混凝 土的破碎过 程 再生卵石骨料混凝土的抗压强度指标呈波折上升 的 中, 卵石骨料顺着原生纹理被破碎开 , 使得卵石粗骨 m n 。 忉 0 孤 。 n 地 孤 。 盯 。 昭 。 娩 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3 期 陈宗平 , 等 : 再生 卵石 骨料混
23、凝 土力学性 能试验研究 4 6 9 表 5试件弹性模 量与泊松 比 T a b l e 5 El a s t i c m o d u l u s a n d Po i s s o n s r a t i o o f s p e c i me n s R( b y ma s s ) E GPa 3 强度指标之 间的换算关 系 根据试验结果进行数值分析 , 提 出了各取代率 R下再生卵石骨料混凝土的棱柱体抗压强度与立方 体 抗压 强度 之 间 的换 算公 式 为 : f c= ( 一 1 3 2 6 R + 0 0 0 0 8 R+ 抗折强度与立方体抗压强度之间的换算公式为 : A 一 ( 一
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