馬 靜，王振波，2，王 健

(1.宿遷學(xué)院 建筑工程系，江蘇宿遷 223800;2.南京工業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院，南京 211800)

0 前言

混凝土的抗壓強度與試件的形狀尺寸相關(guān)，在實際工程中，鋼筋混凝土構(gòu)件的長度常比其截面尺寸大得多，所以混凝土的棱柱體軸心抗壓強度能更好地反映混凝土在實際構(gòu)件中的受力情況。根據(jù)大量試驗結(jié)果的分析，已經(jīng)得出了混凝土的棱柱體軸心抗壓強度與其立方體抗壓強度的關(guān)系式，而關(guān)于再生混凝土立方體抗壓強度與軸心抗壓強度的相關(guān)性鮮見報道。為了推動再生混凝土在實際工程中的推廣應(yīng)用，本文基于國內(nèi)外大量試驗成果，采用摻與不摻減水劑兩種配合比，通過改變再生粗骨料的取代率，試驗研究了再生混凝土的立方體抗壓強度和軸心抗壓強度的相關(guān)性，并初步探討了再生混凝土的立方體抗壓強度和軸心抗壓強度的轉(zhuǎn)換公式。這些工作為推動再生混凝土的進(jìn)一步研究以及工程應(yīng)用提供了基礎(chǔ)。

1 試驗設(shè)計

1.1 原材料

1.1.1 天然骨料

本文研究所使用的天然骨料包括石灰石碎石和河砂。天然粗骨料為天然碎石，最大粒徑為25mm，級配為連續(xù)級配;河砂的細(xì)度模數(shù)FM=2.6，為中粗砂。

1.1.2 再生粗骨料

再生粗骨料取自宿遷老開發(fā)區(qū)某工廠地坪，用篩孔直徑5厘米的錘式破碎機進(jìn)行破碎、篩選。取樣品，用篩分析法分析經(jīng)過粗略篩選的再生粗骨料，測得其粒徑大小相當(dāng)于普通二號石子。該批廢棄混凝土年代較久，技術(shù)資料不詳，經(jīng)回彈實驗測得原地坪強度在C21.4左右。本文按照規(guī)范GB/T14685-2001［1］要求，將所破碎的再生骨料篩分，如表1所示。再生粗骨料的物理性能指標(biāo)見表2。

表1 再生粗骨料的級配

表2 再生粗骨料的物理性能指標(biāo)

1.1.3 其他原材料

本試驗水泥均采用PO32.5水泥，存放地點干燥通風(fēng)，相對密度為3.129/m3，比表面積為321 m/kg;攪拌水為宿遷市普通飲用自來水;所用的外加劑為南京凱迪建材廠生產(chǎn)的FVN-6早強減水劑。

1.2 混凝土的配合比

再生粗骨料混凝土設(shè)計標(biāo)號為C25，鑒于目前再生混凝土還沒統(tǒng)一的配合比設(shè)計規(guī)范，本試驗采用天然骨料混凝土的配合比設(shè)計方法，按照《混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》JGJ55-2000［2］執(zhí)行。由于施鐘毅等［3］、刑振賢等［4］使用減水劑獲得了較好的工作性和抗壓強度，所以本文采用兩種配合比，一種加減水劑，另一種不加減水劑，以作比較。混凝土的配合比見表3和表4所示。

1.3 試件制作

混凝土攪拌采用二次投料法即水泥裹砂石法:先將全部的石子、砂和70%的拌和水投入攪拌機，拌和10～20秒，使骨料濕潤，再投入全部水泥攪拌30秒左右，然后加入30%拌和水再攪拌60秒左右即可。有外加劑時，外加劑與水泥同時投入。

表3 混凝土的配合比(不摻外加劑)

試件在試驗室制作，采用60L攪拌機攪拌，振動臺振動成型，試件成型自然養(yǎng)護(hù)24h后拆模，在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下至28d后進(jìn)行試驗。混凝土立方體抗壓強度、軸心抗壓強度按照《普通混凝土力學(xué)性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T50081-2002)［5］進(jìn)行測試。立方體抗壓強度所用試件尺寸為150mm×150mm×150mm，棱柱體軸心抗壓強度所用試件尺寸為150mm×150mm×300mm。為了減小澆筑因素的影響，把每3個立方體試塊和3個棱柱體試塊分為1組澆筑，每組3個立方體試塊測試1個立方體抗壓強度，3個棱柱體試塊測試對應(yīng)的1個棱柱體軸心抗壓強度。

表4 混凝土的配合比(加水泥用量的0.5%的減水劑)

2 試驗結(jié)果和分析

2.1 試驗結(jié)果

從試驗的現(xiàn)象來看:

(1)無論再生粗骨料摻入量的多少，再生混凝土最終破壞形態(tài)和基準(zhǔn)混凝土比較相似，基準(zhǔn)混凝土破壞前沒有任何預(yù)兆，再生混凝土有少許變形，變形隨著再生骨料的增多而增大。說明再生混凝土與相同配合比的普通碎石混凝土相比，脆性降低，韌性增強。

(2)再生混凝土試塊的破壞斷面主要是粗骨料與水泥漿界面，天然粗骨料被劈裂的情況較少，再生混凝土的破壞基本上均是粗骨料和水泥凝膠體面之間的粘結(jié)破壞，表明再生骨料有足夠的強度，再生混凝土的破壞主要是界面破壞。

據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)試驗規(guī)范，以測試的三個試件測值的算術(shù)平均值作為該組試件的抗壓強度值(精確至0.01MPa)。如果三個測定值中的最小值或最大值中有一個與中間值的差異超過中間值的15%，則把最大值和最小值一并舍棄，取中間值作為該組試件的抗壓強度值。如果最大值和最小值與中間值相差均超過15%，則此組試驗作廢。試驗結(jié)果見表5。注:fc

表5 主要試驗結(jié)果

續(xù)表5

0為棱柱體軸心抗壓強度試驗值;fcu0為立方體抗壓強度試驗值。

2.2 立方體抗壓強度與棱柱體軸心抗壓強度的關(guān)系

本文的普通混凝土試驗值和的比值大致在0.73～0.78范圍內(nèi)變化，強度高的比值大些，再生混凝土試驗值和的比值大致在0.60～0.73的范圍內(nèi)變化，比相同條件下的普通混凝土試驗值比值偏低，同樣是強度高的比值大些，摻入減水劑對其影響很小。再生粗骨料取代率為30%時的變化范圍為0.69～0.73;再生粗骨料取代率為50%時，fc0/fcu0的變化范圍為0.65～0.69;再生粗骨料取代率為 100%時，

的變化范圍為0.60～0.63?？傻孟嗤瑮l件下，混凝土軸心抗壓強度與立方體抗壓強度的比值隨著再生粗骨料取代率的增加而減小。

2.3 軸心抗壓強度計算公式

普通混凝土規(guī)范給出了立方體抗壓強度與棱柱體軸心抗壓強度關(guān)系的公式:

式中:fcu—立方體抗壓強度;

fc—棱柱體軸心抗壓強度。

根據(jù)試驗結(jié)果，再生混凝土軸心抗壓強度與立方體抗壓強度之間的關(guān)系如圖1所示。由圖1可見，再生混凝土試驗值和的比值大致成一條直線，通過對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計回歸，可較好地用下列線性公式表示:

式中:f＇cu—再生混凝土立方體抗壓強度;

f＇c—再生混凝土棱柱體軸心抗壓強度。

上式的線性相關(guān)系數(shù)為0.9925，符合較好。

圖1 再生混凝土軸心抗壓強度與抗壓強度的關(guān)系

3 結(jié)論

在摻與不摻減水劑兩種配合比下，通過調(diào)整再生粗骨料取代率，根據(jù)再生混凝土的立方體抗壓強度和軸心抗壓強度的試驗結(jié)果，研究了再生混凝土的立方體抗壓強度和軸心抗壓強度的相關(guān)性，并初步探討了再生混凝土的軸心抗壓強度計算公式，得出以下結(jié)論:

(1)再生混凝土軸心抗壓強度比相同條件下的普通混凝土軸心抗壓強度偏小，且隨著再生粗骨料取代率的增加而減小，減水劑對其影響不明顯;

(2)通過對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行一元線性回歸，初步探討了再生混凝土軸心抗壓強度的計算方法;

(3)由于再生粗骨料來源及其質(zhì)量的離散性，再生混凝土軸心抗壓強度與立方體抗壓強度的定量關(guān)系還需大量試驗研究。

［1］國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.GB/T14685-2001，建筑用卵石、碎石［S］.北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2001.

［2］中國建筑科學(xué)研究院.JGJ55-2000，普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程［S］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2001.

［3］施鐘毅，李陽.生混凝土的試驗研究與工程應(yīng)用［J］.粉煤灰，2004(4):3-4.

［4］刑振賢，王曉蕾，趙玉青，等.正交設(shè)計選擇粉煤灰再生混凝土最佳配合比［J］.低溫建筑技術(shù)，2004(1):4-5.

［5］中華人民共和國建設(shè)部.GB/T50081-2002，普通混凝土力學(xué)性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)［S］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2003.

［6］中華人民共和國建設(shè)部.GB50010-2002，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)程［S］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2003.