再生混凝土的割线模量分析

摘要:利用废旧混凝土作为再生粗骨料原料,配制了一组再生混凝土,替代率为20%,一共3个试块。在通过实验室自动加载装置进行加载试验,并获取荷载-位移全过程曲线。对替代率为20% 的再生混凝土的峰值应力和应变进行割线模量分析,结果表明:再生骨料混凝土与天然骨料混凝土的割线模量相比,替代率为20% 的再生混凝割线模量略有提高。

关键词:再生混凝土;骨料替代率;割线模量;峰值应力

将废弃混凝土块经破碎、清洗、分级和按一定比例配合后得到的“再生骨料”作为部分或全部骨料代替天然骨料配置混凝土即为再生混凝土(Recycled Aggregate Concrete,简称RAC),再生混凝土既能解决天然骨料资源紧缺的问题,保护骨料产地的生态环境,关键的问题是再生混凝土的基本力学性能还有待进一步研究,本文设计一组试件,通过实验来证实再生混凝土与天然混凝土的比较,为再生混凝土的进一步深入研究提供科学依据。

一、再生骨料的制备

本试验所采用的,运回试验室先人工砸碎成约10×10cm2块状大小后再将破碎后的集料进行筛分,最后得到所需要的再生集料。水泥采用32.5R海螺牌普通硅酸盐水泥,天然黄砂;普通自来水;天然粗骨料为连续级配的碎石。再生粗骨料为废弃混凝土块均来自旧水泥混凝土路面,在工地上已经过初次破碎为长宽约20～50cm、原设计强度为C30,在试验前,用破碎机按最大粒径20mm控制进行破碎,对再生粗骨料和天然骨料采用同一筛网筛分,得到需要的骨料。

二、再生混凝土配合比设计

对再生混凝土的配合比设计按照《水泥混凝土路面施工及验收规范》(GBJ97-87)的规定选取设计参数,试件尺寸为150mm×150mm×150mm,设计的再生混凝土强度等级为C30,替代率为20%,配比:水灰比为0.41,细骨料砂率为32%。混凝土搅拌设备为一台容量30L的搅拌机。试件的浇注和养护全部按照天然混凝土的方法进行实施。在标准条件下养护28天后进行试验。

三、试验实测数据

试验采用中国科学研究院武汉岩土研究所和SIMENS公司联合研发的RMT-201岩石与混凝土力学试验压力机加载。经过数据统计和整理得到以下实验数据具体数值见表1。

四、数据处理及对比

1、再生混凝土的割线模量

因为再生混凝土的应力—应变的数学模型还没有建立,现参考我国《混凝土结构设计规范》(GB50010)模型,结合近年来对高强混凝土的研究成果,提出的混凝土轴心受压时的应力—应变关系的数学表达式,其中对混凝土的极限压应变取值大于0.0033时,极限压应变取0.0033,式再生混凝土的峰值割线模量计算式如下:

经过计算,再生混凝土的割线模量数据详表见表2。

2、天然骨料混凝土的割线模量

天然骨料的混凝土的研究已经很成熟了,参考中国建筑科学研究院等单位的实验结果,混凝土的割线模量与混凝土的立方体抗压强度之间的关系进行计算可以得出天然骨料混凝土的原点割线模量,由公式:

已知C30天然骨料混凝土的原点割线模量为3.0×104N/mm2。当时0.4-0.8,当混凝土的强度越高取值越大。

故取0.45。

=0.45×3.0×104=1.350×104N/mm2

通过实验所得到的实测数据,经过一系列的处理后,我们计算可以得到设计强度为C30的再生混凝土的割线模量为1.357×104 N/mm2,而天然骨料的混凝土参考参考中国建筑科学研究院等单位的实验结果经过计算割线模量为1.350×104 N/mm2。

五、分析结论

1、通过对实验的观察我们可以了解到再生骨料混凝土与天然骨料混凝土的破坏过程和形态相似,再生混凝土的应力-应变曲线与天然混凝土相似,经历了从弹性、弹塑性、峰值点、下降、下降段拐点到残余段的发展历程。

2、通过对天然骨料强度为C30的普通混凝土割线模量和替代率为20%强度为C30的再生混凝土的割线模量进行对比,我们可以知道,割线模量的数值相差不大。

参考文献:

[1]冯乃谦.实用混凝土大全.北京:科学出版社,2001:1252-1253.

[2]《混凝土结构设计规范》(GB50010).北京:人民交通出版社,2003,12.

[3]李佳彬,肖建庄,孙振平.再生粗骨料特性及其对再生混凝土性能的影响.建筑材料学报,2004,7(4)390-395.