碎黏土砖粗骨料再生混凝土的强度指标换算.pdf
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1、1l 8 铁道建筑 Ra i l wa y Eng i n e e r i ng 文章编 号 : 1 0 0 3 1 9 9 5 ( 2 0 1 5 ) 0 9 0 1 1 8 0 3 碎黏 土砖粗 骨料再 生混凝土 的强度指标换算 陈 萌 , 宁永胜 , 冯 国宾 ( 郑州大学 土木工程学院 , 河南 郑 州4 5 0 0 0 2 ) 摘要 : 对净水灰比0 4 5, 不同碎黏土砖粗骨料取代率( 0 , 2 0 , 3 0 和 5 0 ) , 不同龄期( 3 , 7 , 1 4和 2 8 d ) 的 1 4 4个再 生 混凝 土试件 分别进 行 了立 方体抗 压 强度 、 轴 心抗 拉 强度
2、和 劈裂 抗拉 强度试 验 , 基 于试 验 数 据 回 归分析得 出碎黏 土砖 粗 骨料再 生混 凝 土立 方体试 件 抗压 强度 随龄 期 和粗 骨料 取 代 率 的 变化 公 式 , 并分 别给 出了碎 黏 土砖粗 骨料 再 生混凝 土各龄 期 轴 心抗拉 强度 与 立方 体抗 压 强度 , 劈 裂抗拉 强度 与 立 方体 抗压 强度 , 以及 轴 心抗拉 强度 与劈 裂抗拉 强度 的换 算 关 系。 关键 词 : 再 生混凝 土 碎 黏 土砖粗 骨料 立方体 抗 压强度 轴 心抗 拉 强度 劈裂抗 拉 强度 中图分 类号 : T U 5 2 8 1 文 献标 识码 : A D O I
3、: 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 3 1 9 9 5 2 0 1 5 0 9 3 3 普通 混凝 土涉 及 到砂 石 等 自然 资 源 的 过量 开 采 、 高能耗和废旧再处理 的问题。此外 , 地震和城市拆迁 等产生的建筑垃圾也对环境带来 了较大的负面影 响, 上述 问题 推 动 了建 筑垃 圾 的再 利 用 。为 此 , 研 究 人员 就 建筑 垃圾 的 再 循 环 利 用 展 开 了多 方 面 的研 究 , 以破碎 的再 生混凝 土 骨料代 替 天然骨 料制 成 的再生 混 凝 土为 主要 研究对 象 , 深入 研究 吸水 率 、 再 生混 凝土 骨 料 的形状
4、和尺寸 、 杂质和化学成分等对再生混凝土特 性 的影 响 。 随着大量研究工作的开展和现代混凝土技术的进 步 , 再 生混 凝 土 被 广 泛 应 用 于 多 层 房 屋 结 构 工 程 中。 除 了废 弃 混凝 土骨 料 , 碎 黏 土砖 粗 骨 料 也是 建筑 垃 圾 的 主要成 分之一 。和再 生 混 凝 土 骨 料相 比 , 其 吸水 率 大 , 强度低 , 所含杂质较多, 因而 , 其 尚未 当作一种 良好 的再 生循 环材 料 。近年来 , 我 国 和欧 美 国家 对 碎 黏 土 砖骨料再生混 凝土立 方体抗 压强度 、 抗 折强度 等力 学性能进行了研究 , 而对立方体抗压强度
5、、 劈裂抗拉 强 度 和 轴 心 抗 拉 强 度 等 强 度 指 标 之 间 的换 算 关 系研 究 较 少 。 为 了加 快 碎 黏 土 砖 粗 骨 料 的 循 环 再 利 用 进 程 , 使 其 尽 早 应 用 于 道 路 工 程 和 房 屋 结 构 工 程 中, 本文对净水灰比一定 , 不 同碎黏土砖粗 骨料取代 率 ( 0 , 2 0 , 3 0 和 5 0 ) , 不 同 龄 期 ( 3 , 7, l 4 和 2 8 d ) 的 再 生 混 凝 土 试 件 分 别 进 行 了 立 方 体 抗 压 强 度 、 轴 心抗 拉 强 度 和 劈 裂抗 拉 强 度 试 验 , 探 讨 了 碎
6、黏 土砖粗骨料再生混凝 土各龄期 的强度指标之间的换 算 关 系 收稿 日期 : 2 0 1 5 一 O 1 2 O; 修回 日期 : 2 0 1 5 - 0 7 - 2 0 作者简介 : 陈萌( 1 9 6 9 一 ), 女, 河北吴桥人 , 教授 , 博士 。 1 碎黏土砖粗骨料再生混凝土 的配合 比 碎黏土砖粗骨料抗压强度符合 MU 1 0的规定要 求 , 碎黏 土砖粗 骨料 和 天 然 骨料 的主 要 技 术性 能 指 标 如表 1所 示 。 再 生 混 凝 土 中砂 的 表 观 密 度 为 2 6 4 0 k g m , 含水 率为 1 ; 3 2 5级 水泥 的密度 为 3 1 g
7、 c m 。 。 表 1 碎黏土砖骨料与天然骨料的主要技术指标 4组试 样分别 编号为 R 0 , R 2 0 , R 3 0和 R 5 0 ( 碎黏 土砖粗骨料取代率分别为 0, 2 0 , 3 0 和 5 0 ) , 4组 的净水灰 比均为 0 4 5 , 再生混凝 土 目标 强度 等级 为 C 3 0 , 配合 比设 计如 表 2所 示 。 表 2 碎 黏土砖粗骨料再生混凝土的配合 比设计 k g m 2碎黏土砖粗骨料再生混凝 土强度试 验 2 1立方体 抗压 强 度试验 对 4种 不 同龄期 ( 3 , 7, 1 4和 2 8 d ) , 4种 不 同碎 黏 土砖 粗骨 料取代 率 (
8、 0 , 2 0 , 3 0 和 5 0 ) 的混 凝 土试 件 ( 1 0 0 m m1 0 0 m l T l 1 0 0 mm) 进 行 了立 方 体抗 压 强 2 0 1 5年第 9期 陈 萌等 : 碎黏土砖粗骨料再 生混凝 土的强度指标换算 1 1 9 度试 验 , 试 件 1 6组 , 每 组 3个 , 共计 4 8个 试 件 。试 件 在压 力 试 验 机 上 连 续 均 匀 加 载 , 加 荷 速 度 0 50 8 MP a s , 测 得 试 件 的 破 坏 荷 载 。 考 虑 尺 寸 换 算 系 数 0 9 5 , 由式 ( 1 ) 求得 混凝 土立 方体 试件 的抗 压强
9、 度 。 = F A ( 1 ) 式中 : 为混凝土立方体试件抗压 强度 , MP a ; F为试 件破 坏 荷载 , N; A为试 件 承压 面积 , m m 。 2 2轴 心抗 拉强 度试 验 轴心受拉试件尺寸 1 0 0 mm1 0 0 m m3 8 0 m m, 其 两 端 截 面 中 心 位 置 处 各 预 埋 一 根 长 2 3 0 m m 直 径 1 2 m m的 H R B 3 3 5钢筋。在试模的左右端部各依次设 置 2 0 m m 厚 泡沫块 、 1 0 0 mm1 0 0 m m 瓷砖 、 5 0 m m 厚 泡沫块和 1 0 0 m m1 0 0 m m瓷砖 , 在泡沫
10、块和瓷砖的 中心位置预埋钢筋 , 以保证 两端预埋钢筋 同心且与试 件的中线重合 , 如图 1所示 。 图 1 轴 心受 拉试 件 对 4种不 同龄期 ( 3 , 7 , 1 4和 2 8 d ) , 4种 不 同碎 黏 土砖粗骨料取代率( 0 , 2 0 , 3 0 和 5 0 ) 的混凝土试 件进行了轴心抗拉强度试验 , 试件有 l 6组 , 每组 3个 , 共计 4 8个试 件 。 试件浇注并养护至所需龄期后 , 在万能试验机上 连续均匀加载 , 加荷速度 0 0 1 2 0 0 3 6 k N s 。 2 3劈 裂抗 拉 强度试 验 对 4种不 同龄期( 3 , 7 , 1 4和 2
11、8 d ) , 4种不 同碎黏 土砖 粗 骨料 取代 率 ( 0 , 2 0 , 3 0 和 5 0 ) 的混 凝 土试 件进行了劈裂抗拉强度试验 , 试件有 l 6组 , 每组 3个 , 共计 4 8个试 件 。 劈裂抗拉试件尺寸 1 5 0 m m X 1 5 0 mm1 5 0 m m, 在 压力 试验 机上 连续 均 匀加 荷 , 加荷 速 度 0 0 50 0 8 M Pa s 。劈裂 抗拉 强度 按式 ( 2 ) 计 算 。 = 0 6 3 7 F I A ( 2 ) 式中: 为混凝土劈裂抗拉强度 , MP a ; F为试件破坏荷 载 , N; A为试 件劈 裂 面面 积 , m
12、m 。劈 裂 抗拉 强 度 计算 精确 至 0 0 1 MP a 。 3结果与分析 3 1试验 结 果 R 0 , R 2 0 , R 3 0和 R 5 0混凝土试件的立方体抗压强 度、 轴心抗拉强度和劈裂抗拉强度试验结果如表 3 、 表 4和表 5所示 。 表 3立方体 抗压强度试验结果 M P a 3 2 碎 黏土 砖粗 骨料 再 生混凝 土立 方体 抗压 强度 由表 3可知 , 各个 龄 期 的碎 黏 土砖 粗 骨料 再 生 混 凝土抗压强度低于天然混凝 土( 粗骨料取代率为 0 ) 。 龄期一定时随着取代率 的增大 , 相应的抗压强度随之 减小。与天然混凝土相 比, 在 2 8 d龄期
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