不同配合比对再生混凝土抗压强度的影响分析研究
来源:用户上传
作者: 王惊隆
摘要:本文结合笔者试验实践,系统地分析研究了再生混凝土的抗压强度与水灰比、粗骨料取代率以及龄期之间的关系。并根据试验结果数据绘制的曲线图进行详细分析的基础上,提出了符合抗压强度要求的再生混凝土配合比设计具体建议,供同行参考借鉴。
关键词:再生混凝土;抗压强度;配合比;粗骨料取代率
中图分类号:TU528.1/.7
文献标识码:B
文章编号:1008-0422(2010)08-0194-02
1引言
近年来我国的建筑业得到了迅猛发展,建筑更新速度不断加快,大批废旧混凝土建(构)筑物被拆除,产生了巨大数量的废弃混凝土,同时在新的建筑施工中,也会导致大量的废弃混凝土。据估计,我国目前每年产生的废弃混凝土可达1亿吨。从环境保护和建筑业可持续发展的角度出发,十分有必要对这些废弃混凝土加以高效回收利用。将废弃混凝土加以破碎、加工、分级成再生骨料,来部分代替或全部代替天然骨料配制新的混凝土,就称为再生混凝土。因其具有明显的社会、经济和环境效益,符合建筑业可持续发展的要求,
近年来,在研究和应用再生混凝土过程中发现了一些问题如强度低、易开裂等等。因此,在长株潭两型社会建设背景下下,对再生混凝土抗压强度影响因素进行分析研究,寻求科学合理的配合比设计具有较强的理论和现实意义。
2试验过程
再生混凝土的抗压强度是其最基本又最重要的力学性能,本文尝试从配合比试验入手,着重探讨了不同水灰比、再生粗骨料取代率以及龄期对再生混凝土的抗压强度的影响,具体试验过程如下:
2.1试验原材料
水泥:采用雪峰牌P.C.32.5普通硅酸盐水泥,其表观密度为3100kg/m3;
砂:普通黄砂。细度模数为2.85;
水:自来水;
天然粗骨料:连续级配的河卵石,最大粒径为31.5mm;
再生粗骨料:由拆除的某民用旧建筑物的废弃混凝土破碎加工而成。粗骨料的基本性能见表1。
2.2混凝土的配合比设计
本次试验共完成了NC-,RC-25-,RC-50-,RC-75-,RC-100-四个再生粗骨料取代率不同的试验系列,其再生粗骨料取代率分别为0.25%,50%,75%,100%。试验试件的编号1,2,3,4分别代表混凝土水灰比为0.40,0.45,0.50,0.55。各组混凝土的配合比见表2。
2.3试块的制作、养护和试验方法
各组混凝土拌和物均采用人工搅拌,具体做法严格按照《普通混凝土拌和物性能试验方法》(GB/T50080-2002)进行,试件浇筑24h后拆模,在标注养护条件下养护至7d、14d、28d、56d、90d后进行试验。每组混凝土共浇筑150mm×150mm×150mm立方体试件6块,所有试件均为一批浇注完成。混凝土抗压强度的测定严格遵循《普通混凝土力学性能试验方法标准》(GB/T50081-2002)进行。
试验过程发现,再生混凝土立方体试块的破坏形态与普通混凝土相似,破坏面基本上均出现在粗骨料和水泥凝胶体面之间,属于粘结破坏。当轴向压力逐渐增大时,试块开始出现沿斜向向上下两端发展的侧表层裂缝;继续增大轴向压力,裂缝由表层逐渐向混凝土内部发展,导致表层混凝土外鼓、剥落,最终破坏。但是,从再生混凝土的破坏形态观察,随着再生粗骨料取代率的增大,混凝土的抗拉能力变弱,内部混凝土无法有效约束外部混凝土,其试块破坏时均未形成典型的对锥形体。
3不同配合比对再生混凝土抗压强度的影响分析
根据再生混凝土抗压强度试验取得的数据,详细分析如下:
3.1水灰比对抗压强度的影响
对于混凝土而言,水灰比是影响其抗压强度的最主要因素之一,一般情况下,混凝土的抗压强度与水灰比成反比关系。图1给出了不同取代率的再生混凝土28d抗压强度与水灰比的关系。
从图1中可以得知,随着水灰比的增大,再生混凝土的抗压强度逐渐再减小。这一点在再生粗骨料取代率为25%、75%和100%时,表现尤为明显,呈现出了较好的线性关系。当水灰比等于0.40和0.45时,再生混凝土的抗压强度变化不大。因为当水灰比较小时,水泥浆的强度相对较高,再生混凝土的抗压强度趋向于由再生骨料的抗压强度决定。从而使得再生混凝土的抗压强度无法随着水泥浆强度的提高而提高。因此,通过过分减小水灰比以获得较高抗压强度的方法是不可取的。但当水灰比大于0.45时.尤其是水灰比从0.50增大到0.55,再生混凝土的抗压强度下降显著。其原因是水灰比较高时,再生混凝土骨料周围的水泥砂浆强度降低,再生混凝土的破坏始自水泥浆体的开裂,故再生混凝土的水灰比宜取0.45左右。
3.3再生粗骨料取代率的影响
图2给出了水灰比(mw/mc)为0.45时,龄期至56d的再生混凝土的抗压强度与再生粗骨料取代率的关系。从图2中可以看出,再生粗骨料取代率对再生混凝土的抗压强度影响较大,再生混凝土的抗压强度均低于同龄期的普通混凝土,并且强度的降低程度随着再生粗骨料取代率的增加而增加。当再生粗骨料的取代率从25%增加到100%时,再生混凝土的28d抗压强度较普通混凝土降低15%～30%。
再生混凝土抗压强度下降的原因有以下两个方面:一是再生骨料表面环境不利于水泥石和再生粗骨料间粘结强度的发展,再生粗骨料与新旧砂浆之间粘结较为薄弱;二是再生粗骨料内部出现了积累损伤,在轴向压力作用下,骨料损伤部位容易出现应力集中。为了使再生混凝土获得较高的抗压强度,日本有关研究文献建议再生粗骨料的取代率不宜超过30%。
3.4龄期的影响
图3给出了水灰比(mw/mc)为0.45的不同再生粗骨料取代率的再生混凝土抗压强度与龄期的关系。从图3可以看出,同普通混凝土一样,再生混凝土的抗压强度随着龄期增长而增大。当龄期在0~28d时,普通混凝土抗压强度的增长速率明显快于再生混凝土。分析其原因可能是再生混凝土中再生粗骨料空隙率较高,并且表面环境比天然骨料差,使得水泥石和骨料间的粘结强度较弱,从而导致再生混凝土抗压强度增长较慢。但当龄期在28~90d时,再生混凝土的抗压强度增长速率明显快于普通混凝土,其原因是在拌和再生骨料过程中吸收的一部分拌和水会随着水泥水化的进行而释放出来,从而促进了再生混凝土抗压强度的发展,表现为再生混凝土的长期抗压强度增长速率较普通混凝土快。
4结论
4.1再生混凝土的破坏形态与普通混凝土相似,破坏基本上均属于粗骨料和水泥凝胶体面间的粘结破坏。但是再生混凝土破坏时的环箍效应没有普通混凝土那么明显。
4.2与普通混凝土类似,当水灰比较大时,再生混凝土的抗压强度随着水灰比的增大而减小;但当水灰比不是太大时,再生混凝土的抗压强度并不是随着水灰比的减小而显著增大因此不宜过分地减小水灰比以获取较高的抗压强度,建议再生混凝土的水灰比控制在0.45左右。
4.3再生粗骨料取代率与再生混凝土的抗压强度密切相关,再生混凝土抗压强度随着再生粗骨料取代率的增大而降低。当再生粗骨料取代率从25%增大到100%时,再生混凝土的抗压强度较相同配合比的普通混凝土降低15%～30%
4.4再生混凝土抗压强度随龄期的发展规律与普通混凝土基本相同,但是在28d龄期后,再生混凝土的抗压强度仍有较大的增长
参考文献:
[1]GB/T50080-2002.普通混凝土拌和物性能试验方法[S].
[2]GB/T50081-2002.普通混凝土力学性能试验方法标准[S].
[3]肖建庄等.再生混凝土的抗压强度研究[J].同济大学学报,2004.32:.
[4]赵军等.再生混凝土配合比设计的试验研究[J].广西工学院学报,2007,18.
[5]张学兵等.影响再生混凝土强度几个主要因素的试验研究[J].湘潭大学自然科学学报,2005,27(1):29~ 133.
[6]夏正武.再生混凝土的基本力学性能试验研究[J].西部探矿工程,2006(8):253~255.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/2/view-545132.htm
