回彈檢測(cè)粉煤灰再生混凝土抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)研究

蘭雯雯 李佰壽

0 引言

無損檢測(cè)用來檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度的研究方法和理論已非常完整且成熟，但目前僅針對(duì)普通混凝土而言。近年來，國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者研究了回彈值與再生混凝土的抗壓強(qiáng)度之間的關(guān)系[1-4]，但對(duì)采用超聲回彈檢測(cè)粉煤灰再生混凝土抗壓強(qiáng)度的研究則很少。

本文通過回彈檢測(cè)粉煤灰再生混凝土抗壓強(qiáng)度的試驗(yàn)研究，分析了粉煤灰再生混凝土回彈值的特征，建立粉煤灰再生混凝土抗壓強(qiáng)度和回彈值之間的關(guān)系，求出粉煤灰再生混凝土的測(cè)強(qiáng)曲線表達(dá)式，對(duì)粉煤灰和再生混凝土在建筑工程中的應(yīng)用具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與方法

1.1 試驗(yàn)原材料

水泥為延吉廟嶺牌 42.5R普通硅酸鹽水泥，砂為天然黃砂，拌合水為自來水，天然粗骨料為連續(xù)級(jí)配的碎石，再生粗骨料由深圳綠發(fā)鵬程科技有限公司生產(chǎn)，基本性能見表 1。粉煤灰:琿春電廠Ⅱ級(jí)粉煤灰。

表1 粗骨料的基本性能

1.2 配合比

混凝土共分為 8組，RC為再生混凝土，RC30為再生粗骨料取代率為 30%，RC 50為再生粗骨料取代率為 50%，后面的數(shù)字為粉煤灰的摻量，設(shè)計(jì)強(qiáng)度為C30，其配合比見表 2。由于再生粗骨料表面附著部分水泥砂漿，機(jī)械破碎中造成損傷，使再生骨料內(nèi)部存在微裂紋，孔隙率增大，所以造成再生骨料的吸水率比天然骨料的大。所以本文根據(jù)文獻(xiàn)[5]對(duì)再生混凝土額外增加一部分用水量，大小取其 24 h的吸水量。

表2 混凝土配合比 kg/m3

1.3 混凝土的制作與養(yǎng)護(hù)

所有混凝土攪拌均采用機(jī)械攪拌，投料順序?yàn)榧?xì)骨料 +粗骨料 +水泥攪拌 2min～3min后加入水?dāng)嚢瑁?m in～5min后測(cè)其坍落度，最后裝模，24 h后拆模，放入養(yǎng)護(hù)室，在標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)28 d后取出進(jìn)行試驗(yàn)。

1.4 試驗(yàn)設(shè)備與方法

回彈儀為山東樂陵回彈儀廠生產(chǎn)ZC3-A型回彈儀，回彈法試驗(yàn)按照 JGJ/T 23-2001回彈法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程進(jìn)行。回彈試驗(yàn)時(shí)，將立方體試塊的兩個(gè)側(cè)面朝外放置于壓力試驗(yàn)機(jī)上下承壓板之間，施加初壓力 30 kN～50 kN并維持恒定，對(duì)試塊每個(gè)側(cè)面上均勻分布的 8個(gè)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行水平回彈，每個(gè)試塊共16個(gè)測(cè)點(diǎn)，然后按照GB/T 50081-2002普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)加荷至破壞，記錄壓力值并換算強(qiáng)度值。將每個(gè)試塊的16個(gè)回彈值中剔除 3個(gè)最大值和 3個(gè)最小值，余下的 10個(gè)回彈值按式(1)計(jì)算:

其中，R為測(cè)區(qū)回彈代表值，取有效測(cè)試數(shù)據(jù)的平均值，精確至 0.1;Ri為第 i個(gè)測(cè)點(diǎn)的有效回彈值。

2 試驗(yàn)結(jié)果分析

粉煤灰摻量對(duì)再生混凝土回彈值的影響。

不同再生粗骨料取代率再生混凝土的 3 d，7 d，14 d，28 d回彈值(取每組 3個(gè)試塊平均值)見圖 1。

混凝土的回彈值主要由其表面硬度決定，而一般來說，混凝土的強(qiáng)度等級(jí)越高，表面硬度越大。由圖 1可見，再生混凝土的回彈值均隨著齡期的增加而增加。再生粗骨料取代率為 30%的再生混凝土，28 d回彈值比 3 d分別增加 10.81%，18.7%，23.21%和23.21%，且摻量為 15%時(shí)，粗骨料取代率為 30%的 7 d回彈值比3 d提高了 29.7%;粗骨料取代率為 50%的再生混凝土，28 d回彈值比 3 d分別增加 23.73%，28.96%，33.82%和30.11%，并且摻量為 15%時(shí)，再生粗骨料取代率為 50%的 7 d回彈值比 3 d提高了 21.36%。隨著粉煤灰摻量的增加，再生粗骨料取代率為 30%的粉煤灰再生混凝土，其 3 d回彈值呈下降趨勢(shì)，而 7 d以后回彈值則呈先下降后上升的趨勢(shì);再生粗骨料取代率為 50%的粉煤灰再生混凝土，回彈值均呈先下降后上升的趨勢(shì)，與普通粉煤灰混凝土回彈值的發(fā)展趨勢(shì)明顯不同。但是否其回彈值會(huì)隨著粉煤灰摻量的增加而增大，有待于進(jìn)一步研究。

3 粉煤灰再生混凝土的測(cè)強(qiáng)曲線

粉煤灰再生混凝土抗壓強(qiáng)度與回彈值的關(guān)系:

將回彈儀檢測(cè)的每個(gè)試塊的 28 d平均回彈值和抗壓強(qiáng)度數(shù)據(jù)，分別采用線性、指數(shù)函數(shù)、多項(xiàng)式和冪函數(shù) 4種回歸模式，利用最小二乘法進(jìn)行回歸分析，結(jié)果見表 3，圖 2。

表3 粉煤灰再生混凝土抗壓強(qiáng)度與回彈值回歸結(jié)果

以相關(guān)系數(shù)最大的多項(xiàng)式函數(shù)作為再生混凝土 28 d測(cè)強(qiáng)曲線的依據(jù)，即:

4 結(jié)語(yǔ)

1)在再生混凝土中摻入粉煤灰，其回彈值隨著粉煤灰摻量的增加先降低后上升的趨勢(shì)，這與普通混凝土摻入粉煤灰不同。

2)隨著粉煤灰摻量的增加，再生粗骨料取代率 30%的粉煤灰混凝土 28 d回彈值分別下降了 4.59%，5.68%，4.86%;而再生粗骨料取代率 50%的粉煤灰混凝土 28 d回彈值先下降 7.34%，2.26%，后提高了 2.26%。再生粗骨料取代率 30%的粉煤灰混凝土 28 d超聲波速值分別下降 3.91%，5.26%和 2.39%;而再生粗骨料取代率 50%的粉煤灰混凝土 28 d超聲波速值先下降了0.86%，后升高 0.1%和 1.64%。

3)隨著粉煤灰再生混凝土抗壓強(qiáng)度的增加，其回彈值隨之改變，兩者之間存在一定的相關(guān)性，粉煤灰再生混凝土抗壓強(qiáng)度與回彈值的關(guān)系可以用本研究提出的公式=0.221-13.818Rm+243.51描述。4)隨著全球環(huán)境的變化，人們?cè)絹碓街匾暛h(huán)境保護(hù)，而粉煤灰再生混凝土也就應(yīng)時(shí)而生，將會(huì)得到更多的應(yīng)用，因此，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)再生混凝土各方面的性能研究。

[1] TOPCU I B.Physical and meehanical p roperties of concretesproduced with waste concrete[J].Cement and Concrete Research，1997，27(12):1817-1823.

[2] 肖建莊，李佳彬，孫振平.回彈法檢測(cè)再生混凝土抗壓強(qiáng)度研究[J].四川建筑科學(xué)研究，2004，30(4):51-54.

[3] 石鐵飚，龔愛民，彭玉林，等.回彈法檢測(cè)再生混凝土抗壓強(qiáng)度的試驗(yàn)研究[J].云南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，24(6):891-894.

[4] 季光耀.超聲回彈綜合法檢測(cè)再生混凝土抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)研究[J].混凝土，2008(1):122-127.

[5] 孫躍東，肖 祥，龐 儉，等.再生骨料混凝土的配合比試驗(yàn)研究[J].山東科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2009，28(1):25-28.

[6] JGJ/T 23-2001，回彈法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程[S].

[7] GB/T 50081-2002，普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)[S].