再生粗集料混凝土雙變量強(qiáng)度公式研究

汪振雙，崔正龍

（1.東北財(cái)經(jīng)大學(xué) 投資工程管理學(xué)院，遼寧 大連 116025；2.遼寧工程技術(shù)大學(xué) 建筑工程學(xué)院，遼寧 阜新 123000）

混凝土是當(dāng)今世界應(yīng)用最為廣泛的建筑材料.再生混凝土由于其本身具有低能耗、低消耗、無(wú)污染和可循環(huán)再生利用等特點(diǎn)，在實(shí)際工程中已得到較廣應(yīng)用，其意義毋庸置疑［1］.影響再生混凝土強(qiáng)度的因素很多，國(guó)內(nèi)外學(xué)者在大量試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，提出了混凝土雙變量強(qiáng)度公式.混凝土的雙變量強(qiáng)度公式主要分為線性和非線性兩類［2-3］.F.A.Cluokun［4］通過研究建立了混凝土多變量抗壓強(qiáng)度公式.趙若鵬等［5］針對(duì)Ⅱ粉煤灰，通過回歸的方法得出混凝土雙變量抗壓強(qiáng)度公式.張阿櫻［6］通過二元線性回歸分析建立了自密實(shí)混凝土雙變量抗壓強(qiáng)度公式.本文設(shè)計(jì)了16組混凝土配合比試驗(yàn)，同時(shí)考慮了粉煤灰再生混凝土的水膠比和粉煤灰摻量對(duì)混凝土28d抗壓強(qiáng)度的影響，對(duì)粉煤灰再生混凝土雙變量混凝土強(qiáng)度進(jìn)行修正，以便在工程中進(jìn)行推廣和應(yīng)用.

1 試 驗(yàn)

1.1 原材料

大連小野田P·Ⅱ42·5R 型普通硅酸鹽水泥，水泥的物理力學(xué)性能如表1所示.砂子為天然河砂，細(xì)度模數(shù)2.41，密度為2.68g／cm3.實(shí)驗(yàn)用再生粗集料是來(lái)自某辦公樓拆遷時(shí)產(chǎn)生的廢棄混凝土（鉆芯取樣混凝土抗壓強(qiáng)度為28.3MPa），經(jīng)破碎、篩分和組配后再生粗骨料的最大粒徑控制在25mm.再生粗集料的基本性質(zhì)如表2所示.水為普通飲用水.

表1 水泥的物理力學(xué)性能Table 1 Mechanical properties of cement

表2 再生粗集料的基本性質(zhì)Table 2 Basic properties of recycled coarse aggregate

1.2 配合比

粉煤灰采用內(nèi)摻法，等量取代水泥，按照《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法（GB／T 50081—2002）》對(duì)再生粗集料混凝土28d抗壓強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)試.再生粗集料混凝土的配合比和28d抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果如表3所示.

從表3粉煤灰再生粗集料混凝土抗壓強(qiáng)度的試驗(yàn)結(jié)果中可以看出，當(dāng)水膠比為0.60時(shí)，粉煤灰摻量為0時(shí)，再生粗集料混凝土的強(qiáng)度為23.2 MPa；當(dāng)水膠比為0.55，粉煤灰摻量為0時(shí)，再生粗集料混凝土的強(qiáng)度為26.4 MPa；當(dāng)水膠比為0.50，粉煤灰摻量為0時(shí)，再生粗集料混凝土的強(qiáng)度為28.2MPa；當(dāng)水膠比為0.45，粉煤灰摻量為0時(shí)，再生粗集料混凝土的強(qiáng)度為36.8MPa.當(dāng)水膠比為0.60，粉煤灰摻量為10%時(shí)，再生粗集料混凝土的強(qiáng)度為22.8 MPa；粉煤灰摻量為20%時(shí)，再生粗集料混凝土的強(qiáng)度為22.2MPa；粉煤灰摻量為30%時(shí)，再生粗集料混凝土的強(qiáng)度為21.6MPa.因此，可以看出粉煤灰再生粗集料混凝土28d的抗壓強(qiáng)度不僅與混凝土的水膠比有關(guān)，而且還和混凝土配合比中粉煤灰的摻量有關(guān).可以看出，粉煤灰再生粗集料混凝土28d的抗壓強(qiáng)度隨著水膠比的減小而增大，隨著粉煤灰摻量的增加而減小.

表3 混凝土的配合比Table 3 Mixing proportion of concrete

2 混凝土雙變量強(qiáng)度公式

楊錢榮等［1-2］通過商品混凝土攪拌站采集粉煤灰混凝土配合比數(shù)據(jù)，建立了混凝土強(qiáng)度與水膠比和粉煤灰摻量的雙變量線性強(qiáng)度公式和非線性強(qiáng)度公式.

式中，fc為混凝土強(qiáng)度，MPa；ωF為粉煤灰摻量，%；（C＋F）／W為膠水比；a，b，d為系數(shù).

2.1 雙變量線性強(qiáng)度公式

利用混凝土雙變量強(qiáng)度公式1對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析：

式中，fc為混凝土強(qiáng)度，MPa；ωF為粉煤灰摻量，%；（C＋F）／W為膠水比.公式（3）的方差分析結(jié)果如表4所示.

表4 方差分析Table 4 Analysis of variance

2.2 雙變量非線性強(qiáng)度公式

利用混凝土雙變量強(qiáng)度公式（2）對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析：

式中，fc為混凝土強(qiáng)度，MPa；ωF為粉煤灰摻量，%；（C＋F）／W為膠水比.公式（4）的方差分析結(jié)果如表5所示.

式（3）的相關(guān)系數(shù)為0.902，式（4）的相關(guān)系數(shù)為0.915.由此可知，混凝土雙變量線性和非線性強(qiáng)度公式的精度較高.在混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí)，為了簡(jiǎn)化計(jì)算可以采用式（3）進(jìn)行再生混凝土的設(shè)計(jì)和強(qiáng)度預(yù)測(cè).

表5 方差分析Table 5 Analysis of variance

3 結(jié) 語(yǔ)

再生粗集料混凝土28d的抗壓強(qiáng)度隨著水膠比的減小而增大，隨著粉煤灰摻量的增加而減小.在混凝土雙變量強(qiáng)度公式的基礎(chǔ)上，對(duì)16組再生混凝土試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行回歸計(jì)算，建立了再生粗集料混凝土線性和非線性雙變量強(qiáng)度公式.研究結(jié)果有助于再生粗集料混凝土的設(shè)計(jì)和強(qiáng)度預(yù)測(cè).

［1］崔正龍，莊宇，汪振雙.再生骨料混凝土干燥收縮裂縫試驗(yàn)［J］.四川大學(xué)學(xué)報(bào)：工程科學(xué)版，2010，42（5）：160-163.（Cui Zhenglong，Zhuang Yu，Wang Zhenshuang.Study on Drying-Shrinking Crack of Recycled Aggregate Concrete［J］.Journal of Sichuan University：Engineering Science Edition，2010，42（5）：160-163.）

［2］沈旦申.粉煤灰混凝土［M］.北京：中國(guó)鐵道出版社，1989.（Shen Danshen.Fly Ash Concrete［M］.Beijing：China Railway Publishing House，1989.）

［3］楊錢榮，吳學(xué)禮，張凌翼.粉煤灰混凝土的雙變量強(qiáng)度公式［J］.建筑材料學(xué)報(bào)，2002（2）：186-189.（Yang Qianrong，Wu Xueli，Zhang Lingyi.Two Variable Strength Formula of Fly Ash Concrete［J］.Journal of Building Materials，2002（2）：186-189.）

［4］Cluokun F A.Fly Ash Concrete Mix Design and the Water-Cement Ratio Law［J］.ACI Materials Journal，1994：362-371.

［5］趙若鵬，劉元鶴，郭自力.摻粉煤灰混凝土強(qiáng)度的研究［J］.混凝土，1995（3）：42-48.（Zhao Ruopeng，Liu Yuanhe，Guo Zili.Research on Fly Ash Concrete Strength［J］.Concrete，1995（3）：42-48.）

［6］張阿櫻.自密實(shí)混凝土雙變量強(qiáng)度公式［J］.低溫建筑技術(shù)，2008（6）：24-26.（Zhang Aying.Dual Variable Strength Formula for Selfcompacting Concrete［J］.Low Temperature Architecture Technology，2008（6）：24-26.）