再生卵石骨料混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)分析

魏 秀 瑛

(湖南高速鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 衡陽 421000)

0 引言

長期發(fā)展中骨料多被認(rèn)為是惰性填充物，研究發(fā)現(xiàn)，僅將骨料視為混凝土填充材料十分不科學(xué)。骨料不僅構(gòu)成混凝土骨架同時(shí)也決定了混凝土工作性能。現(xiàn)在我國有很多學(xué)者對(duì)卵石骨料混凝土的再生進(jìn)行研究，同時(shí)也得到大量成果。但是更多的研究重點(diǎn)在于再生卵石粗骨料配置再生混凝土，對(duì)于卵石粗骨料混凝土研究較少。我國地域遼闊，有大量卵石，配置再生混凝土之后力學(xué)性能可以顯著改善，現(xiàn)在對(duì)其深入研究提供重要理論基礎(chǔ)。

1 試驗(yàn)概況

1.1 試驗(yàn)材料

以某工程中使用的再生卵石骨料混凝土為研究對(duì)象，主要采用普通硅酸鹽水泥和粉煤灰，在通過分類和加工之后得到再生卵石料。同時(shí)也選取天然粗骨料為卵石，粒徑通常為5 mm～20 mm。水泥主要是硅酸鹽水泥。

1.2 粗骨料物理數(shù)據(jù)分析

分析發(fā)現(xiàn)再生骨料表面密度為2 700 kg/m3。天然骨料為2 590 kg/m3；壓碎指標(biāo)：再生骨料為14.6%，天然骨料未測得；吸水率：再生骨料為3.6%，天然骨料未測得；含泥量：再生骨料為2.7%，天然骨料為3.8%。分析測得數(shù)據(jù)可知再生粗骨料表面密度和堆積和天然骨料相比較低，但吸水率高，含沙量大，壓碎指數(shù)更高。主要因?yàn)樵偕止橇媳砻鏁?huì)附著砂漿。

1.3 對(duì)再生混凝土力學(xué)性能分析

試件設(shè)計(jì)，9種再生卵石骨料取代率為0～100的遞增，中間極差大約在10%，試件制作數(shù)量為99，為150 mm×150 mm×150 mm立方體、150 mm×150 mm×300 mm以及150 mm×150 mm×5 500 mm棱柱試件。

取代率R，0%作為基準(zhǔn)，以C30混凝土為準(zhǔn)計(jì)算配合比，在每組配合比試件中要保證水膠體比Mw/mB,C,S粗骨料都不能改變，同時(shí)也要分析再生卵石中粗骨料吸水率，隨著取代率的提升，各種附加用水量也在持續(xù)提升，見表1。

實(shí)驗(yàn)和加載方式。要保證試件都為冷卻夠28 d，依照普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)分析中的規(guī)定進(jìn)行試驗(yàn)，對(duì)立方體和棱柱體的試件主要使用150 mm×150 mm×150 mm立方體和150 mm×150 mm×300 mm標(biāo)準(zhǔn)試件。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

2.1 破壞形態(tài)分析

出現(xiàn)破壞前，在側(cè)表面出現(xiàn)豎裂縫，應(yīng)力持續(xù)加大，裂縫持續(xù)延伸，最后形成45°角的X斜縫，同時(shí)混凝土表面出現(xiàn)剝落，試件出現(xiàn)嚴(yán)重破壞。棱柱試件加載初并沒有肉眼可辨裂縫，在峰值接近應(yīng)力時(shí)，試件中出現(xiàn)豎向微小縫隙。在達(dá)到最大值之后，應(yīng)力持續(xù)增加，微小縫隙持續(xù)發(fā)展貫通，最后形成斜縫隙，貫穿整個(gè)試件。從破壞形態(tài)看，再生卵石骨料混凝土試件和一般試件相同。

表1 再生卵石骨料混凝土配比

2.2 立方體抗壓強(qiáng)度和棱柱體抗壓

再生卵石骨料混凝土抗壓強(qiáng)度為fcu棱柱體抗壓強(qiáng)度為fc中選擇每組的平均值。立方體抗壓強(qiáng)度再生卵石混凝土取代率R只有10%，20%小于一般混凝土，剩余各種取代率要不小于一般混凝土，變化范圍在94%～138%。棱柱抗壓強(qiáng)度，骨料混凝土取代率R，在10%～90%之內(nèi)同時(shí)和一般混凝土相比較小，兩者比值變化都處在96%～132%內(nèi)。

2.3 抗折強(qiáng)度

2.4 收縮

混凝土收縮主要為混凝土與空氣內(nèi)凝結(jié)、硬化中體積減少的現(xiàn)象，也為混凝土中的重要性能。在本次實(shí)驗(yàn)中，對(duì)比兩組實(shí)驗(yàn)件在自然養(yǎng)護(hù)下的收縮情況。對(duì)比兩組收縮率曲線發(fā)現(xiàn)。再生混凝土收縮率會(huì)于凝結(jié)初期增加，隨著時(shí)間延長，收縮率也會(huì)逐步減小，此種情況和一般混凝土收縮情況相一致。但在不同替代率之下和一般混凝土之間有較大差距。出現(xiàn)此種情況主要因?yàn)樵偕橇献陨韽椥阅Ａ枯^低，空隙率高，因此為保證再生混凝土性能要加入附加水提升水灰比，使得干收縮較大。

2.5 和易性

分析發(fā)現(xiàn)采用不同水量之后，再生混凝土坍落度會(huì)隨代替率提升而降低，同時(shí)流動(dòng)性也會(huì)變差。分析發(fā)現(xiàn)可減水劑添加量以及時(shí)間之間有重要關(guān)系，和附加水添加時(shí)間關(guān)系不大。和天然骨料混凝土相比，再生混凝土粘聚性、保水性會(huì)隨著代替率提升而有顯著提升。出現(xiàn)此種情況主要因?yàn)樵偕橇峡障堵瘦^大，進(jìn)而使得吸水率也變大，粒形較為粗糙，混凝土拌合物摩阻增加。

3 結(jié)論分析

再生卵粗骨料和天然卵石料相比之下，吸水率、含水率這些都有顯著提升，表觀密度與堆積密度相比有所降低，再生卵石粗骨料的表面附著水泥基體分?jǐn)?shù)大致為3.8%。

再生卵石骨料混凝土在整個(gè)破壞過程中其形態(tài)和一般混凝土幾乎等同，在破壞過程中都表現(xiàn)為粗骨料和水泥膠凝界面會(huì)出現(xiàn)黏結(jié)問題。

和一般混凝土對(duì)比，再生卵石骨料混凝土中的很多性能都有輕微提高的趨勢。但是在立方體抗壓強(qiáng)度上，取代率只處在10%～20%內(nèi)，和一般混凝土比較小。棱柱抗壓強(qiáng)度的R為10%～90%時(shí)和一般混凝土比較小。抗折強(qiáng)度主要為10%～90%內(nèi)才會(huì)小于混凝土。因此可以認(rèn)為再生卵石粗骨料混凝土強(qiáng)度在隨著R值不斷提升時(shí)出現(xiàn)變化趨勢和傳統(tǒng)再生碎石骨料混凝土研究結(jié)果有不同，這些問題主要是因?yàn)楹驮偕咽啾人槭砻娼Y(jié)構(gòu)不同造成的。

分析再生混凝土收縮變形情況可知，和常規(guī)混凝土比有較大差距。因此如何控制再生混凝土實(shí)際變形性需深入研究。

分析發(fā)現(xiàn)再生骨料表面密度和天然骨料相比較小，但并未出現(xiàn)顯著差異，且其他物理指標(biāo)和天然骨料相比有一定差距，但可滿足規(guī)范要求。再生混凝土和易性在減水劑得到合適控制后可充分滿足工程需求。