趙木子 徐成彥 王玉銀 耿 悅,5 龔 超

(1.哈爾濱工業(yè)大學(xué)(深圳)材料科學(xué)與工程學(xué)院, 廣東深圳 518055; 2.中冶建筑研究總院(深圳)有限公司, 廣東深圳 518055; 3.哈爾濱工業(yè)大學(xué)結(jié)構(gòu)工程災(zāi)變與控制教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 哈爾濱 150090;4.哈爾濱工業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院, 哈爾濱 150090; 5. 廣東省現(xiàn)代土木工程技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 廣州 510641)

0 引 言

近年研究發(fā)現(xiàn),通過(guò)調(diào)整附加水用量[1-3]、優(yōu)化拌和方式[4-5]、摻入適量礦物摻和料[6-8]等方式,可有效降低再生骨料的摻入對(duì)混凝土力學(xué)性能的不利影響,使其能夠應(yīng)用于結(jié)構(gòu)工程中。再生混凝土在軸壓荷載作用下的橫向變形性能(軸壓荷載作用下橫向變形與縱向變形的比值)作為其關(guān)鍵力學(xué)性能之一,應(yīng)予以關(guān)注。與天然骨料相比,再生骨料摻入會(huì)引入更多的界面過(guò)渡區(qū)(ITZ)及微裂紋[5,9],導(dǎo)致再生混凝土在軸壓荷載作用下裂紋發(fā)展更為迅速,使得橫向變形迅速發(fā)展所對(duì)應(yīng)的荷載等級(jí)降低,提高橫向變形系數(shù)。同時(shí),再生骨料表面含大量水泥石,會(huì)顯著影響混凝土的變形性能[5,10]。前期研究已發(fā)現(xiàn),再生骨料取代率的變化及水灰比的變化會(huì)顯著影響再生混凝土內(nèi)部界面過(guò)渡區(qū)性質(zhì)及水泥石總量[5],同時(shí)是影響其橫向變形性能的關(guān)鍵因素,有必要對(duì)其進(jìn)行系統(tǒng)研究。

目前,已有學(xué)者對(duì)再生混凝土在彈性階段的橫向變形系數(shù)(即泊松比)開(kāi)展了系統(tǒng)研究[11-17],量化了再生骨料取代率[11-15]、混凝土水灰比[11]、養(yǎng)護(hù)齡期[17]、摻和料[14]等因素對(duì)泊松比的影響。然而,針對(duì)受壓全過(guò)程的橫向變形系數(shù)發(fā)展的研究十分有限,僅Revilla-Cuesta等學(xué)者[18]試驗(yàn)研究了不同再生骨料取代率對(duì)自密實(shí)再生混凝土橫、縱向變形性能的影響,揭示了再生骨料取代率對(duì)橫向塑性變形發(fā)展的影響規(guī)律。

然而,現(xiàn)有研究中再生骨料取代率較為固定(再生粗骨料取代率為100%,再生細(xì)骨料取代率為0%、50%、100%),并未揭示在不同再生粗骨料取代率及不同水灰比下再生細(xì)骨料對(duì)橫向變形性能的影響,也尚未提出再生混凝土橫向變形系數(shù)的預(yù)測(cè)模型。為此,以再生骨料取代率及再生混凝土水灰比為主要參數(shù),進(jìn)行再生混凝土橫向變形性能試驗(yàn),量化不同水灰比下再生粗、細(xì)骨料對(duì)橫向變形性能的耦合影響?；趦上鄰?fù)合材料理論,提出橫向變形系數(shù)預(yù)測(cè)模型,并將模型預(yù)測(cè)結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證模型的可靠性。

1 試驗(yàn)方案

1.1 試驗(yàn)參數(shù)及混凝土配合比

為研究不同水灰比下取代率對(duì)再生混凝土橫向變形系數(shù)的影響,以水灰比及再生骨料取代率為主要參數(shù),設(shè)計(jì)制作14組共42個(gè)150 mm×150 mm×300 mm(a×a×h)的棱柱體試塊,并對(duì)其進(jìn)行試驗(yàn)研究。試驗(yàn)參數(shù)如表1所示。為便于對(duì)比分析,表中還給出了各組試件的配合比及基本力學(xué)性能。其中,fcu表示28 d立方體(邊長(zhǎng)為100 mm)試件的抗壓強(qiáng)度平均值,fc表示28 d棱柱體試件的抗壓強(qiáng)度平均值,Ec表示28 d混凝土試件的彈性模量平均值。

表1 不同取代率及水灰比的再生混凝土配合比及基本力學(xué)性能

以C100-F50-0.45為例說(shuō)明不同配合比的再生混凝土命名方式:C100代表再生粗骨料取代率為100%;F50代表再生細(xì)骨料取代率為50%;0.45代表再生混凝土水灰比為0.45。

再生混凝土的配合比以相同目標(biāo)水灰比(w/c)Target(不計(jì)入骨料預(yù)處理所加入的水)下的普通混凝土配合比為基準(zhǔn)配合比,再生骨料取代方式為體積取代。

1.2 試驗(yàn)材料

采用P·O 42.5普通硅酸鹽水泥。為保證新拌混凝土的和易性,在拌和時(shí)摻入質(zhì)量為1%水泥用量的HWR-S型萘系減水劑,該減水劑的密度為1 200 kg/m3。

采用的天然粗骨料(CNA)為石灰?guī)r,天然細(xì)骨料(FNA)為普通河沙。天然粗、細(xì)骨料的粒徑分別為5～25 mm、0.15～5 mm。所采用的混凝土再生骨料齡期為12 a。由于原始設(shè)計(jì)資料不詳,采用回彈法測(cè)得廢棄混凝土立方體抗壓強(qiáng)度約為49 MPa。

為降低骨料級(jí)配對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響,對(duì)試驗(yàn)中再生骨料與天然骨料級(jí)配進(jìn)行調(diào)整,使二者級(jí)配基本相同,級(jí)配曲線如圖1所示。其中,粗骨料的級(jí)配滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 14685—2011《建設(shè)用卵石、碎石》[19]中對(duì)連續(xù)粒級(jí)的要求,細(xì)骨料級(jí)配滿足規(guī)范GB/T 14684—2011《建設(shè)用砂》[20]中2區(qū)天然砂的相關(guān)要求。

圖1 再生骨料與天然骨料級(jí)配

將骨料按上述級(jí)配混合后,依據(jù)JGJ 52—2006《普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》[21]中的相關(guān)規(guī)定,對(duì)骨料表觀密度,吸水率以及含水率進(jìn)行測(cè)定,測(cè)量結(jié)果如表2所示。其中,CRM表示殘余砂漿含量,根據(jù)Abbas等提出的凍融循環(huán)法進(jìn)行測(cè)定[22]。具體而言,將適量質(zhì)量(m1)的骨料浸泡在26%濃度的硫酸鈉溶液中24 h,其后將浸泡有骨料的溶液進(jìn)行5次凍融循環(huán)(即將該溶液放置于-17 ℃的冰箱中5 h,隨后將其放置于80 ℃的烘箱中加熱8 h);凍融循環(huán)結(jié)束后,將再生骨料取出用清水洗凈,并將其置于烘箱中烘干至恒重;最后用橡膠錘輕輕敲擊骨料使其表面附著的殘余砂漿脫落并用孔徑5 mm的方孔篩對(duì)骨料進(jìn)行篩分,稱(chēng)得篩網(wǎng)上原天然骨料質(zhì)量m2。殘余砂漿含量可由式(1)計(jì)算得到。

(1)

表2 骨料基本性質(zhì)

1.3 再生骨料制備及預(yù)處理

再生骨料的破碎及制備過(guò)程如下:首先,在施工現(xiàn)場(chǎng)采用鉤機(jī)將大塊廢棄混凝土破碎成小塊以便于運(yùn)輸;其次,采用手持電鎬將其破碎為邊長(zhǎng)不超過(guò)150 mm的塊體,并用顎式破碎機(jī)對(duì)塊體進(jìn)行進(jìn)一步破碎;最后,采用標(biāo)準(zhǔn)方孔篩網(wǎng)對(duì)骨料進(jìn)行篩分,并將篩分后的骨料采用圖1所示級(jí)配進(jìn)行混和備用。

為消除天然骨料內(nèi)所含水分對(duì)混凝土水灰比的影響,在試件混凝土制備前將天然骨料提前風(fēng)干24 h。與此同時(shí),為降低再生骨料的高吸水性對(duì)新拌混凝土和易性的影響,須對(duì)再生骨料進(jìn)行預(yù)處理。具體而言,對(duì)于再生粗骨料,在混凝土拌和前須將其放置于水中24 h,隨后取出置于篩網(wǎng)上放置約2 h,直至骨料表面不反光,處于飽和面干狀態(tài);對(duì)于再生細(xì)骨料,考慮到其吸水率較高(約為再生粗骨料的1.5倍),若沿用再生粗骨料的飽和面干處理方式,可能導(dǎo)致混凝土總水灰比增大,使得混凝土性能顯著降低,且在實(shí)際工程條件下難以有效控制再生細(xì)骨料的含水狀態(tài)。因此,在本試驗(yàn)中采用Brito[2]建議的70%附加水法,即在拌和中加入附加水,附加水量為再生細(xì)骨料飽和吸水量的70%(即再生細(xì)骨料質(zhì)量與其飽和吸水率乘積的70%)與再生細(xì)骨料天然含水量之差,如式(2)所示。

(2)

根據(jù)前期研究[2,9],該方法可在保證混凝土和易性的同時(shí),其抗壓強(qiáng)度降低幅度不大于5%。

1.4 試件制作及養(yǎng)護(hù)

試件混凝土的制備在哈爾濱工業(yè)大學(xué)結(jié)構(gòu)與抗震實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行,采用容量150 L的單臥軸強(qiáng)制式攪拌機(jī)進(jìn)行攪拌,制備過(guò)程如下:首先將所有骨料(包括天然骨料和再生骨料)與1/3左右的拌和水放入攪拌機(jī)中攪拌2 min,隨后將水泥放入并繼續(xù)攪拌3 min。最后,將余下的水與減水劑在1 min內(nèi)先后加入并攪拌3 min。在攪拌結(jié)束后采用坍落度筒測(cè)定坍落度,隨后將混凝土置于模具中并振搗。澆筑完成24 h后拆模,隨后將試件放入(20.0±2.0)℃、相對(duì)濕度大于95%的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室中養(yǎng)護(hù)至試驗(yàn)當(dāng)天。

通過(guò)坍落度測(cè)試結(jié)果(表1)可以發(fā)現(xiàn),新拌混凝土的坍落度在131～193 mm,滿足結(jié)構(gòu)用混凝土的要求。

1.5 加載與測(cè)量

按照GB/T 50081—2019《混凝土物理力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》[23]的相關(guān)規(guī)定測(cè)定再生混凝土的抗壓強(qiáng)度及彈性模量(表1)。由測(cè)量結(jié)果可知,再生細(xì)骨料對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度及彈性模量的影響較小,分別為6.4%～12.0%、2.1%～14.1%。

混凝土橫向變形系數(shù)試驗(yàn)在2 000 kN試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行,試驗(yàn)裝置及測(cè)量系統(tǒng)如圖2所示。試驗(yàn)過(guò)程中的加載采用力控制,在達(dá)到預(yù)估峰值荷載的80%之前加載速率為1 kN/s,隨后加載速率降至0.2 kN/s直至破壞。

在測(cè)量試件橫、縱向變形時(shí),于試件各表面中部分別布置橫、縱向應(yīng)變片,并通過(guò)泰斯特動(dòng)靜態(tài)信號(hào)測(cè)試分析系統(tǒng)(TST3827E)對(duì)二者數(shù)據(jù)進(jìn)行同時(shí)采集。

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

由于試件中同組3個(gè)試件的試驗(yàn)結(jié)果差異不大,因此下文均采用同組3個(gè)試件的平均值進(jìn)行對(duì)比分析。

2.1 再生骨料取代率的影響

圖3分析了當(dāng)再生混凝土水灰比為0.45時(shí),不同再生粗骨料取代率下再生細(xì)骨料取代率對(duì)橫向變形系數(shù)εh/εv的影響。可以看出,在線彈性范圍內(nèi)所有試件的橫向系數(shù)基本恒定,該值εh/εv即為混凝土的泊松比μc。隨著荷載的增加,混凝土內(nèi)部微裂紋產(chǎn)生并持續(xù)發(fā)展,使得比值εh/εv逐漸增大,最終所有試件橫向變形系數(shù)均超過(guò)0.5。其后,隨著比值εh/εv的提高,裂紋發(fā)展更為劇烈,混凝土體積逐漸提高。

a—rC=0%; b—rC=50%; c—rC=100%。

當(dāng)再生粗骨料取代率為0%時(shí),橫向變形系數(shù)隨再生細(xì)骨料取代率的增加而增加(圖3a)。以縱向應(yīng)變?yōu)? 000微應(yīng)變左右時(shí)(εv≈1×10-3)為例,當(dāng)再生粗、細(xì)骨料取代率為0%時(shí),混凝土橫向變形系數(shù)為0.28;當(dāng)再生粗骨料取代率為0%且再生細(xì)骨料取代率為50%時(shí),混凝土橫向變形系數(shù)提高46.4%;當(dāng)再生細(xì)骨料取代率增至100%時(shí),該提高幅度增至66.4%。單一摻入再生細(xì)骨料會(huì)增大橫向變形系數(shù)的原因主要是:再生細(xì)骨料的摻入會(huì)引入更多界面過(guò)渡區(qū)(ITZ)及微裂紋,使得試件在荷載作用下混凝土內(nèi)部裂紋更容易發(fā)展且發(fā)展更為劇烈,這導(dǎo)致橫向變形開(kāi)始迅速增大所對(duì)應(yīng)的縱向變形降低,使得再生混凝土的橫向變形系數(shù)提高。與此同時(shí),再生細(xì)骨料表面存在大量的殘余水泥石[4-5],使得再生混凝土中水泥石總體積含量高于普通混凝土。與在混凝土加載過(guò)程中橫向變形系數(shù)基本保持恒定的天然骨料相比,在塑性階段水泥石橫向變形會(huì)隨著荷載的提高而迅速增大,因此水泥石體積含量的增加會(huì)顯著提高混凝土橫向變形,導(dǎo)致橫向變形系數(shù)增大。

與僅摻入再生細(xì)骨料(rC=0%)對(duì)橫向變形系數(shù)的影響相反,當(dāng)再生粗骨料取代率為50%、100%時(shí),再生細(xì)骨料的摻入會(huì)顯著降低混凝土橫向變形系數(shù)(圖3b、3c),即再生粗、細(xì)骨料對(duì)混凝土橫向變形系數(shù)存在耦合作用。以縱向應(yīng)變?yōu)? 000微應(yīng)變左右時(shí)(εv≈1×10-3)為例,當(dāng)再生粗骨料取代率為100%時(shí),以50%取代率替代天然細(xì)骨料會(huì)使得橫向變形系數(shù)降低29.6%;當(dāng)再生細(xì)骨料取代率為100%時(shí),該降低幅度提高至52.9%。引起上述耦合作用的原因主要是:采用70%附加水法處理的再生細(xì)骨料仍可在混凝土硬化過(guò)程中持續(xù)吸水,導(dǎo)致再生粗骨料表面界面過(guò)渡區(qū)水灰比降低,使其結(jié)構(gòu)更加致密[4],混凝土內(nèi)部微裂紋更不易開(kāi)展,橫向變形開(kāi)始迅速增大所對(duì)應(yīng)的縱向變形提高,相同縱向變形下的橫向變形降低,從而使得橫向變形系數(shù)降低。上述影響與前期對(duì)鋼管再生混凝土柱橫向變形系數(shù)的研究結(jié)果相似[24]。

值得指出,對(duì)比圖3b與圖3c可以看出,再生粗、細(xì)骨料的耦合作用會(huì)隨著再生粗骨料取代率的提高而增大。具體而言,當(dāng)再生粗骨料取代率為50%時(shí),50%取代天然細(xì)骨料可使得橫向變形系數(shù)在縱向應(yīng)變?yōu)? 000微應(yīng)變左右時(shí)的橫向變形系數(shù)降低12.5%;當(dāng)再生粗骨料取代率為100%時(shí),50%取代天然細(xì)骨料可導(dǎo)致橫向變形系數(shù)降低29.6%。上述耦合作用差異的原因是:與全取代再生粗骨料相比,部分取代再生粗骨料的混凝土中可被強(qiáng)化的再生粗骨料表面界面過(guò)渡區(qū)較少,同時(shí)筆者前期電鏡試驗(yàn)[4]發(fā)現(xiàn)天然粗骨料表面的界面過(guò)渡區(qū)并不會(huì)因再生細(xì)骨料的摻入而受到強(qiáng)化,因此與部分取代天然粗骨料的試件相比,再生細(xì)骨料的摻入對(duì)全取代天然粗骨料的再生混凝土橫向變形系數(shù)影響較大。

對(duì)比不同再生混凝土水灰比下(w/c),再生細(xì)骨料對(duì)橫向變形系數(shù)的影響規(guī)律,如圖4所示。

a—w/c=0.3; b—w/c=0.6。

可以看出:與再生混凝土水灰比為0.45、0.6相比,水灰比為0.3時(shí)再生骨料的影響較小。以縱向應(yīng)變?yōu)? 000微應(yīng)變左右時(shí)(εv≈1×10-3)為例,當(dāng)再生粗骨料取代率為100%且再生細(xì)骨料取代率為0%時(shí),橫向變形系數(shù)為0.227;再生細(xì)骨料取代率提高至50%,可使橫向變形系數(shù)降低5.7%,當(dāng)再生細(xì)骨料取代率為100%時(shí)橫向變形系數(shù)降低19.3%。而當(dāng)再生混凝土水灰比為0.45～0.6時(shí),再生細(xì)骨料取代率從0%提升至100%可使得橫向變形系數(shù)降低26.1%～52.9%。

水灰比為0.3時(shí)再生細(xì)骨料影響較小的原因主要是:在相同水泥摻量下,與高水灰比試件相比,低水灰比試件中所加入的水較少,使得未與水泥發(fā)生水化反應(yīng)的水量較少[25]。當(dāng)摻入以70%附加水法處理的再生細(xì)骨料時(shí)(仍具有吸水能力),這部分未參與水化反應(yīng)的水主要被再生細(xì)骨料吸收。與高水灰比的混凝土相比,低水灰比混凝土在硬化過(guò)程中被再生細(xì)骨料吸收的水分較少,使得水灰比降低較小,再生粗骨料表面界面過(guò)渡區(qū)增強(qiáng)幅度(導(dǎo)致橫向變形系數(shù)減小)較弱,此時(shí)因再生細(xì)骨料摻入所引入的微裂紋及殘余水泥石的影響(導(dǎo)致橫向變形系數(shù)增大)基本不變,最終導(dǎo)致橫向變形系數(shù)受再生細(xì)骨料的影響較小。

2.2 再生混凝土水灰比影響

對(duì)比不同再生骨料取代率下水灰比對(duì)橫向變形系數(shù)的影響,如圖5所示。為方便對(duì)比,將橫向變形系數(shù)進(jìn)行了歸一化處理。圖中選取的數(shù)據(jù)點(diǎn)為當(dāng)核心混凝土縱向應(yīng)變達(dá)峰值應(yīng)變左右時(shí)(εv≈2×10-3)的歸一化εh/εv比值。

圖5 不同再生骨料取代率下水灰比的影響

可以看出,不同取代率下水灰比的影響呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)。具體而言,對(duì)于僅摻入再生粗骨料的試件,當(dāng)水灰比從0.3增加至0.45時(shí),混凝土橫向變形系數(shù)提高134%;當(dāng)水灰比增至0.6時(shí),該提高幅度降低為62.3%。對(duì)于再生細(xì)骨料取代率為50%和100%的試件,水灰比從0.3增至0.45可使得橫向變形系數(shù)分別提高50.6%、45.4%;當(dāng)水灰比為0.6時(shí),該提高幅度分別降低為21.7%與4.7%。

3 橫向變形系數(shù)預(yù)測(cè)模型

3.1 模型建立

采用相同縱向變形時(shí)再生混凝土與普通混凝土橫向變形系數(shù)之比表示再生骨料的影響,如式(3)所示。

(3)

再生混凝土與普通混凝土縱向變形相同時(shí),二者比值為1,式(3)可化簡(jiǎn)為式(4)。

(4)

為計(jì)算式(4),須確定再生混凝土與普通混凝土橫向變形的關(guān)系。文獻(xiàn)[4-5,10]基于兩相復(fù)合材料理論,將再生混凝土認(rèn)為由天然骨料(包括天然粗、細(xì)骨料)、殘余砂漿以及新砂漿組成,并認(rèn)為再生骨料表面殘余砂漿與新砂漿物理性質(zhì)相同且殘余砂漿與天然骨料也滿足兩相復(fù)合材料理論,推導(dǎo)得到了再生混凝土與普通混凝土縱向變形之間的關(guān)系表達(dá)式[5,10]?？紤]到混凝土橫、縱向變形的主要影響因素相同、影響機(jī)理相似,因此本文將沿用兩相復(fù)合材料理論描述再生混凝土橫向變形與其各組分變形間關(guān)系,推導(dǎo)得到再生混凝土橫向變形系數(shù)預(yù)測(cè)模型。

圖6給出了常見(jiàn)的兩相復(fù)合材料理論模型[5],由于各模型的基本假設(shè)不同,導(dǎo)致最終推導(dǎo)得到的模型預(yù)測(cè)精度與復(fù)雜程度也不同。為建立較為合理的再生混凝土橫向變形系數(shù)預(yù)測(cè)模型,須對(duì)各模型進(jìn)行深入分析。對(duì)于Voigt模型,其假設(shè)混凝土所受荷載等于骨料與砂漿各自所受荷載之和(圖6a),并且混凝土橫向變形等于骨料與水泥石各自所產(chǎn)生橫向變形之和;對(duì)于Reuss模型而言,其假設(shè)在加載過(guò)程中混凝土中天然骨料與砂漿的橫向變形相同。然而,當(dāng)混凝土所受荷載較大且處于彈塑性階段時(shí),水泥石裂紋開(kāi)展較為顯著,橫向變形較大;而天然骨料處于彈性階段,橫向變形較小,此時(shí)水泥石變形應(yīng)遠(yuǎn)大于天然骨料變形,因此Ruess模型假設(shè)不合理。對(duì)于Hirsch模型與Counto模型而言(圖6c～6e),雖然前期研究[5,10]顯示其更能真實(shí)反映天然骨料與水泥石間的變形關(guān)系,但公式形式較為復(fù)雜且預(yù)測(cè)精度與Voigt模型接近(差異不超過(guò)5%)。因此,本文最終采用Voigt模型推導(dǎo)再生混凝土橫向變形系數(shù)預(yù)測(cè)公式。

a—Voigt模型; b—Reuss模型; c—Hirsch模型;d—Counto模型-1; e—Counto模型-2。

基于Voigt模型,并根據(jù)文獻(xiàn)[4-5]的建議認(rèn)為再生骨料中原天然骨料與新天然骨料性質(zhì)相同,且殘余水泥石力學(xué)性能與新水泥石相同,因此再生混凝土與普通混凝土的橫向變形可通過(guò)式(5)表示:

(5a)

(5b)

將式(5)代入式(4),kr-μ可由下式計(jì)算:

(6)

根據(jù)式(6)可得再生骨料影響系數(shù)為:

(7)

(8a)

(8b)

同時(shí),模型中還須考慮再生粗、細(xì)骨料的耦合影響。該影響通過(guò)在再生骨料影響系數(shù)kr-μ中引入耦合影響修正系數(shù)kr-com予以考慮。此修正系數(shù)的計(jì)算表達(dá)式通過(guò)采用試驗(yàn)數(shù)據(jù)回歸分析得到,如式(9):

(9a)

kr-com=

(-2.51wre/c+2.98)

(9b)

式中:(w/c)RAC、(w/c)NAC分別為再生混凝土和普通混凝土水灰比;wre/c為在混凝土硬化過(guò)程中再生細(xì)骨料可吸收的水量與水泥含量的比值,根據(jù)文獻(xiàn)[4]的建議,可由式(10)計(jì)算。

(10)

式中:wa為再生細(xì)骨料吸水率;wn為再生細(xì)骨料天然含水率;wadd為附加水量,kg;c為水泥質(zhì)量,kg。

3.2 模型驗(yàn)證

采用本文提出的再生混凝土橫向變形系數(shù)模型預(yù)測(cè)不同再生骨料取代率及水灰比下再生混凝土橫向變形系數(shù)隨縱向變形的發(fā)展曲線,將試驗(yàn)結(jié)果與預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,如圖7所示。

由圖7可以看出,所提出的模型可以較好地預(yù)測(cè)再生混凝土橫向變形系數(shù)隨縱向變形的發(fā)展。預(yù)測(cè)結(jié)果與試驗(yàn)數(shù)據(jù)之比的平均值為1.000,變異系數(shù)為0.250。所提模型是否能夠適用于更廣參數(shù)范圍,有待進(jìn)一步試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。

4 結(jié)束語(yǔ)

1)當(dāng)僅摻入再生細(xì)骨料時(shí),再生骨料的摻入會(huì)引入更多的微裂紋、界面過(guò)渡區(qū)以及水泥石,使得混凝土橫向變形系數(shù)增加。當(dāng)再生細(xì)骨料取代率從0%增加至50%時(shí),橫向變形系數(shù)提高46.4%;當(dāng)取代率增至100%時(shí),提高幅度為66.4%。

2)再生粗、細(xì)骨料對(duì)橫向變形系數(shù)存在顯著耦合作用,當(dāng)再生粗骨料取代率為0%時(shí),全取代再生細(xì)骨料會(huì)使得橫向變形系數(shù)提高66.4%;當(dāng)再生粗骨料取代率為100%時(shí),全取代再生細(xì)骨料會(huì)導(dǎo)致橫向變形系數(shù)降低52.9%。

3)水灰比的增加會(huì)使得再生細(xì)骨料對(duì)橫向變形系數(shù)的影響增大。當(dāng)水灰比從0.3提高至0.6時(shí),100%取代天然細(xì)骨料所導(dǎo)致的橫向變形系數(shù)降低幅度從18.9%提高至26.1%。

4)基于兩相復(fù)合材料理論,推導(dǎo)建立了可考慮不同水灰比下再生粗、細(xì)骨料耦合影響差異的橫向變形系數(shù)預(yù)測(cè)模型,模型預(yù)測(cè)結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合良好。