再生粗骨料混凝土水灰比和強(qiáng)度的變化規(guī)律

再生粗骨料混凝土水灰比和強(qiáng)度的變化規(guī)律

0再生粗骨料混凝土性能與水灰比的關(guān)系眾所周知，在一定條件下，普通混凝土的抗壓強(qiáng)度隨水灰比的增加而降低，這是曲線關(guān)系。也就是說，普通混凝土的抗壓強(qiáng)度與灰水（水灰比的平均值）之間存在線性關(guān)系。由于再生粗骨料是將廢棄的混凝土先破碎、分級(jí),再按一定比例互相混合后得到的骨料,在天然骨料部分表面附著一層老水泥砂漿。因此,再生粗骨料與天然粗骨料在物理特性上存在著差異,如表面結(jié)構(gòu)、吸水率等。再生粗骨料特性(主要是表面特性)的變化,必將引起混凝土性能的變化,同樣也將引起混凝土抗壓強(qiáng)度的變化。水灰比對(duì)再生粗骨料混凝土強(qiáng)度的影響是否繼續(xù)符合Bolomey公式(或稱水灰比定則)的變化規(guī)律,以及與天然粗骨料混凝土采用的Bolomey公式有何差異?仍是目前研究的課題。本文正是基于這一問題開展水灰比對(duì)再生和天然粗骨料混凝土強(qiáng)度影響的對(duì)比研究,為合理設(shè)計(jì)再生粗骨料混凝土提供依據(jù)。1試驗(yàn)用原材料1.1水泥c采用P·O42.5級(jí)水泥,其物理性能見表1。1.2大粒徑物理性能檢測(cè)天然粗骨料(NA)為石灰?guī)r碎石,最大粒徑為20mm,其物理性能檢測(cè)指標(biāo)見表2所示。采用的天然細(xì)骨料(NS)為河砂,其細(xì)度模數(shù)為2.6。1.3原生混凝土的養(yǎng)護(hù)為了嚴(yán)格控制再生粗骨料品質(zhì)的均勻性,再生骨料采用實(shí)驗(yàn)室制備獲取的方式。具體方式為:設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C20的原生混凝土,經(jīng)28d標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)測(cè)其實(shí)際抗壓強(qiáng)度后,人工破碎得到最大顆粒粒徑為20mm的再生骨料。原生混凝土強(qiáng)度及由其制作的再生粗骨料主要性質(zhì)檢測(cè)結(jié)果見表3。與天然粗骨料相比,再生粗骨料針片狀情況得到改善,顆粒形狀變好,但吸水率和壓碎指標(biāo)增大。2再生與天然粗骨材料混凝土強(qiáng)度與灰燼率的關(guān)系2.1再生混凝土配合比為了準(zhǔn)確反映水灰比對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響規(guī)律,在設(shè)計(jì)再生和天然粗骨料混凝土配合比時(shí),僅考慮水灰比單因素的變化,其中兩種混凝土中的細(xì)骨料均采用天然砂(NS),所有粗細(xì)骨料均為飽和面干狀態(tài)。再生和天然粗骨料混凝土設(shè)計(jì)配合比見表4。將表4混凝土配合比按規(guī)范要求成型、標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)。2.2再生粗骨料混凝土的配合比兩種混凝土標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28d后測(cè)試其抗壓強(qiáng)度,測(cè)試結(jié)果見表5,抗壓強(qiáng)度與灰水比的關(guān)系見圖1、2。由圖1、2可見,再生粗骨料混凝土(RGC)和天然粗骨料混凝土(NGC)與灰水比(C/W)均呈良好的線性關(guān)系,表明再生混凝土抗壓強(qiáng)度仍遵循水灰比定則。通過線性回歸分析得到28d齡期混凝土抗壓強(qiáng)度(fcu)與灰水比(C/W)表達(dá)式,見式(1)、(2)。再生粗骨料混凝土(RGC):天然粗骨料混凝土(NGC):在實(shí)際混凝土配合比中,還將涉及水泥強(qiáng)度這一因素。下面建立兩種混凝土28d齡期抗壓強(qiáng)度(fcu)、水泥28d齡期實(shí)際抗壓強(qiáng)度(fce)及灰水比(C/W)之間的相互關(guān)系,見式(3)、式(4)。再生粗骨料混凝土(RGC):式中:A、B——經(jīng)驗(yàn)系數(shù),A=0.417,B=0.321。天然粗骨料混凝土(NGC):式中:A、B——經(jīng)驗(yàn)系數(shù),A=0.387,B=0.239。用式(3)和式(4)分別計(jì)算不同水灰比時(shí)的28d混凝土抗壓強(qiáng)度,水泥強(qiáng)度仍取47.1MPa,計(jì)算結(jié)果見表6。由表6可見,RGC強(qiáng)度高于NGC,但隨W/C的增大,兩種混凝土的強(qiáng)度趨于一致,這與以往RGC強(qiáng)度低于NGC的結(jié)論相反。分析出現(xiàn)RGC強(qiáng)度高于NGC的主要原因是:試驗(yàn)中沒有考慮混凝土流動(dòng)性的影響,同水灰比時(shí),RGC的流動(dòng)性小于NGC,受再生骨料表面結(jié)構(gòu)吸水特性的影響,RGC的實(shí)際W/C應(yīng)小于RGC;采用了強(qiáng)度等級(jí)較高的原生混凝土作為再生粗骨料;RGC的界面結(jié)構(gòu)得到改善;再生粗骨料粒型較好等。因此,通過解決流動(dòng)性問題,再生粗骨料混凝土強(qiáng)度是可以得到改善的,且原生混凝土強(qiáng)度高對(duì)提高再生混凝土強(qiáng)度更有利。3再生粗骨料的制備由于再生骨料與天然骨料特性的差異,其本身強(qiáng)度的變化對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響應(yīng)更明顯。設(shè)計(jì)成型不同強(qiáng)度等級(jí)的原生混凝土(天然粗骨料混凝土),28d時(shí)測(cè)其抗壓強(qiáng)度,然后加工成再生粗骨料拌制混凝土。不同強(qiáng)度再生粗骨料對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響效果見表7。由表7可見,再生粗骨料強(qiáng)度確實(shí)對(duì)混凝土強(qiáng)度有一定影響,即同水灰比時(shí),再生粗骨料強(qiáng)度越高,混凝土的強(qiáng)度也越高。其原因主要是再生骨料表面部分包裹的一層水泥砂漿,其砂漿強(qiáng)度(與原生混凝土強(qiáng)度有關(guān))的大小必將影響到再生混凝土的強(qiáng)度。因此,應(yīng)根據(jù)再生粗骨料強(qiáng)度對(duì)式(3)進(jìn)行修正,修正結(jié)果見式(5)。式中:α——修正系數(shù)。考慮原生混凝土強(qiáng)度等級(jí)的影響基本呈線性關(guān)系,其取值見表8;A=0.417,B=0.321;其他符號(hào)同前。4水灰比對(duì)再生混凝土抗壓強(qiáng)度的影響(1)再生粗骨料混凝土(RGC)和天然粗骨料混凝土(NGC)一樣與灰水比(C/W)均呈良好的線性關(guān)系,表明再生混凝土抗壓強(qiáng)度仍遵循水灰比定則。(2)同水灰比時(shí),再生粗骨料混凝土(RGC)