氧化物組成對(duì)地聚物再生骨料混凝土尺寸效應(yīng)的影響

丁兆洋，邊洪廣，董鳳新，孫小巍，周靜海*

(1.沈陽(yáng)建筑大學(xué)土木工程學(xué)院，沈陽(yáng) 110168；2.沈陽(yáng)建筑大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，沈陽(yáng) 110168)

每生產(chǎn)1 m3混凝土，需要1 700～2 000 kg的砂和石，350～450 kg的水泥[1]。據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)，2017年中國(guó)共消耗了30.5億～35.8億t的砂和石，6.3億～8.1億t的水泥。砂、石和碳酸鈣礦物(水泥的主要原料)都是自然資源，中國(guó)雖是一個(gè)資源大國(guó)，但是可利用的資源中，有些再生緩慢，有些甚至不可再生，這必然導(dǎo)致大量的開(kāi)山采石、河底挖沙、礦物消耗，破壞生態(tài)資源。

2019年中國(guó)共生產(chǎn)水泥產(chǎn)量23.3億t，占全世界水泥總產(chǎn)量的57%，由于“兩磨一燒”的工藝，水泥的生產(chǎn)過(guò)程排放大量CO2和粉塵，極度污染環(huán)境，《環(huán)境保護(hù)綜合名錄(2017年版)》將水泥列為高污染、高環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)產(chǎn)品。地聚物(geopolymer)是一種新型膠凝材料，由法國(guó)材料學(xué)家Joseph Davidovitts于1978年提出，原意是“由地球化學(xué)作用形成的地聚物”[2]，國(guó)內(nèi)也有人翻譯為“地聚合物”“地聚水泥”和“土聚水泥”等。已有研究結(jié)果[3-4]表明，作為水泥的替代品，地聚物具有以下諸多優(yōu)勢(shì)：①力學(xué)性能、耐久性能、耐高溫性能及耐腐蝕性能顯著提升；②生產(chǎn)過(guò)程中不使用石灰石原料，CO2排放量顯著降低(僅為硅酸鹽水泥的1/5)；③生產(chǎn)過(guò)程中無(wú)需粉磨，基本不排放粉塵，不提升PM2.5水平，保護(hù)環(huán)境空氣質(zhì)量；④生產(chǎn)過(guò)程常溫制備，能源消耗顯著降低。

再生骨料就是舊建筑上的廢棄混凝土，關(guān)于再生骨料的研究已經(jīng)進(jìn)行多年，其力學(xué)性能已經(jīng)得到充分的認(rèn)識(shí)[5-6]，采用再生骨料替代自然石材會(huì)略微犧牲相關(guān)構(gòu)建的強(qiáng)度和耐久性，但是其環(huán)保意義卻極為顯著。

采用地聚物為膠凝材料，廢棄混凝土為再生骨料制備地聚物再生骨料混凝土，這種混凝土不僅不消耗自然資源，而且還將工業(yè)廢渣、廢棄混凝土等工業(yè)廢棄物進(jìn)行了循環(huán)利用，消除了環(huán)境與發(fā)展之間的尖銳沖突，是一種綠色環(huán)保的新型建筑材料。但是由于再生骨料與天然骨料存在差異，膠凝材料為地聚物而非傳統(tǒng)的水泥，地聚物再生骨料混凝土的力學(xué)性能與普通混凝土的會(huì)有所差異，尤其是這種混凝土的尺寸效應(yīng)方面還沒(méi)有報(bào)道，這嚴(yán)重制約了地聚物再生骨料混凝土的應(yīng)用。根據(jù)原料氧化物組成的不同，地聚物分為高鈣體系和低鈣體系，氧化物摩爾比對(duì)地聚物各個(gè)方面的性能均有影響?；诖?，現(xiàn)采用堿激發(fā)工業(yè)廢渣的方法制備地聚物作為膠凝材料，采用廢棄混凝土作為骨料，制備地聚物再生骨料混凝土，并研究氧化物摩爾比對(duì)地聚物再生骨料混凝土力學(xué)性能的影響，重點(diǎn)研究其對(duì)地聚物再生骨料混凝土抗壓強(qiáng)度尺寸效應(yīng)的影響。

1 原材料及試驗(yàn)方法

1.1 原材料

試驗(yàn)用高爐礦渣采用鞍山鋼鐵股份有限公司產(chǎn)?；郀t礦渣粉，經(jīng)檢驗(yàn)，符合現(xiàn)行《用于水泥和混凝土中的?；郀t礦渣粉》(GB/T 18046—2008)的要求。粉煤灰選用本溪的一級(jí)粉煤灰，其性能符合現(xiàn)行《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》(GB/T 1596—2017)中的要求，礦渣和粉煤灰的主要化學(xué)成分見(jiàn)表1。水玻璃選用山東優(yōu)索化工科技有限公司生產(chǎn)的水玻璃溶液，原始模數(shù)為3.3，波美度為40°Bé，其化學(xué)成分見(jiàn)表2。再生骨料為原始強(qiáng)度等級(jí)為C40的廢棄混凝土，經(jīng)人工破碎成最大粒徑為25 mm且具有連續(xù)級(jí)配的再生混凝土粗骨料，砂子為天然中細(xì)河砂。

表1 礦渣和粉煤灰的化學(xué)組成Table 1 Chemical composition of mineral slag and fly ash

表2 水玻璃的化學(xué)組成Table 2 Chemical composition of water glass

1.2 試驗(yàn)方法及相關(guān)儀器

根據(jù)課題組的前期研究[7]，本試驗(yàn)所用的地聚物膠凝材料采用強(qiáng)度最佳配合比，通過(guò)改變粉煤灰和礦渣的用量來(lái)調(diào)整原料中的氧化物摩爾比，使n(CaO)∶n(SiO2+Al2O3)=0.7、0.75、08、0.85、0.9；堿性激發(fā)劑采用混有水玻璃的NaOH水溶液，其中水玻璃摻量為液體總質(zhì)量的40%，NaOH的濃度為9 mol/L；液膠比為0.5；砂率為0.44，每組試塊的具體配合比見(jiàn)表3。

表3 不同骨料取代率地聚物再生骨料混凝土配合比Table 3 Mix ratio of aggregate regeneration concrete with different aggregate replacement rates

地聚物再生骨料混凝土制備成邊長(zhǎng)70、100、150和200 mm的立方體試塊，每種尺寸和配比的試塊共做6個(gè)，共計(jì)120個(gè)試塊，測(cè)試其28 d齡期的抗壓強(qiáng)度值，抗壓強(qiáng)度測(cè)試儀器選用深圳瑞格爾儀器有限公司生產(chǎn)的RGM-100A型微機(jī)控制萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)，混凝土試塊抗壓強(qiáng)度測(cè)試方法為現(xiàn)行《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 50081—2002)中規(guī)定的方法。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 氧化物摩爾比對(duì)抗壓強(qiáng)度的影響

圖1為再生骨料混凝土不同邊長(zhǎng)立方體試塊的抗壓強(qiáng)度與氧化物摩爾比的關(guān)系。由圖1可知，所有尺寸試塊都有一個(gè)統(tǒng)一的規(guī)律，隨著n(CaO)∶n(SiO2+Al2O3)的增加，地聚物再生骨料混凝土各齡期的抗壓強(qiáng)度均呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)。根據(jù)Provis等[8]的研究，地聚物根據(jù)原料氧化鈣含量的不同被劃分為低鈣和高鈣體系，低鈣體系為三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)狀(N-A-S-H凝膠結(jié)構(gòu))，強(qiáng)度較低；高鈣體系為層狀[C-(A)-S-H凝膠結(jié)構(gòu)]，強(qiáng)度較高，地聚物的低鈣和高鈣體系結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖1 不同氧化物摩爾比和尺寸條件下的抗壓強(qiáng)度Fig.1 Compressive strength under different oxide molar ratio and dimensions

圖2 地聚物的低鈣和高鈣體系結(jié)構(gòu)[8]Fig.2 Low-CaO and high-CaO structure of geopolymer[8]

當(dāng)原料中n(CaO)∶n(SiO2+Al2O3)從0.7增加到0.8時(shí)，地聚物從低鈣體系過(guò)渡到高鈣體系，其抗壓強(qiáng)度逐漸增加。當(dāng)此摩爾比超過(guò)0.8以后，地聚物內(nèi)部結(jié)構(gòu)為高鈣體系的層狀結(jié)構(gòu)，體系中的CaO已經(jīng)飽和，強(qiáng)度由n(SiO2)∶n(Al2O3)摩爾比控制。根據(jù)王晴等[9]的研究，高鈣體系地聚物中，隨著n(SiO2)∶n(Al2O3)由3增加到4，強(qiáng)度下降。這是由于這個(gè)過(guò)程是由PSS型([—Si—Al—Si—])地聚物轉(zhuǎn)化為PSSS型([—Si—Al—Si—Si—])地聚物，PSS型地聚物具有更高的強(qiáng)度[10]。當(dāng)膠凝材料的n(CaO)∶n(SiO2+Al2O3)為0.8時(shí)，地聚物再生骨料混凝土的抗壓強(qiáng)度最大。

試塊尺寸與地聚物再生骨料混凝土抗壓強(qiáng)度的規(guī)律為：f100>f150>f200>f70，其總體規(guī)律為立方體試塊的邊長(zhǎng)越大，抗壓強(qiáng)度越小，其中邊長(zhǎng)為150 mm和200 mm的立方體試塊比邊長(zhǎng)為100 mm立方體試塊的平均強(qiáng)度降低了10.18%和16.27%。但對(duì)于邊長(zhǎng)為70 mm的地聚物再生骨料混凝土立方體試塊強(qiáng)度卻不符合此規(guī)律，所有邊長(zhǎng)為70 mm立方體試塊的抗壓強(qiáng)度最低。這主要有兩個(gè)原因：首先，所選用的再生骨料在加工過(guò)程中都會(huì)出現(xiàn)原始裂紋，所制作的試塊體積若過(guò)小，則受到再生骨料原始裂紋的影響程度會(huì)很大，從而導(dǎo)致地聚物再生骨料混凝土的強(qiáng)度偏低；其次，不同邊長(zhǎng)立方體試塊的骨料粒徑和級(jí)配都相同，試塊尺寸與集料最大粒徑的尺寸過(guò)于接近會(huì)影響混凝土的強(qiáng)度[11]。

2.2 氧化物摩爾比對(duì)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差的影響

與普通水泥混凝土不同，地聚物再生骨料混凝土的骨料為再生骨料，其內(nèi)部有大量原始裂紋和薄弱且不穩(wěn)定的舊砂漿相；膠凝材料為地聚物，地聚物的主要成分為工業(yè)廢渣，其性能不如水泥這種工業(yè)產(chǎn)品穩(wěn)定。以上兩點(diǎn)都會(huì)對(duì)地聚物再生骨料混凝土的強(qiáng)度產(chǎn)生未知的影響，從而加大強(qiáng)度的離散型。

圖3為不同尺寸地聚物再生骨料混凝土抗壓強(qiáng)度的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差σ。σ越大，混凝土強(qiáng)度的離散程度越大，現(xiàn)行《混凝土強(qiáng)度檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50107—2010)規(guī)定，對(duì)于強(qiáng)度等級(jí)C20以上的混凝土，σ≤3.5 MPa為優(yōu)秀，3.5 MPa≤σ≤5 MPa為一般，σ>5 MPa為差。從圖3中可以看出，立方體試塊邊長(zhǎng)為200 mm的地聚物再生骨料混凝土的σ都遠(yuǎn)小于3.5 MPa；邊長(zhǎng)為150 mm的地聚物再生骨料混凝土的σ在3.5 MPa左右擺動(dòng)，其平均值略高于3.5 MPa；邊長(zhǎng)為100 mm的地聚物再生骨料混凝土的σ都略低于5 MPa；邊長(zhǎng)為70 mm的地聚物再生骨料混凝土的σ都大于5 MPa。說(shuō)明尺寸越大，地聚物再生骨料混凝土抗壓強(qiáng)度的離散程度越小，而且只有當(dāng)邊長(zhǎng)為200 mm時(shí)，地聚物再生骨料混凝土抗壓強(qiáng)度的離散程度才為優(yōu)秀；當(dāng)邊長(zhǎng)為150 mm和100 mm時(shí)，其抗壓強(qiáng)度的離散程度為一般，也可以使用；當(dāng)試塊邊長(zhǎng)為70 mm時(shí)，其抗壓強(qiáng)度離散性太大，不適合使用。

圖3 不同氧化物摩爾比和尺寸條件下的地聚物再生骨料混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差Fig.3 Standard difference in strength of geopolymer recycled aggregate concrete under different oxide molar ratio and dimensions

2.3 氧化物摩爾比對(duì)尺寸換算系數(shù)的影響

非標(biāo)準(zhǔn)尺寸試塊與標(biāo)準(zhǔn)尺寸試塊之間的力學(xué)性能的關(guān)系可以用尺寸換算系數(shù)α反映，利用尺寸換算系數(shù)α，可以由非標(biāo)準(zhǔn)試塊與標(biāo)準(zhǔn)試塊力學(xué)參數(shù)中的任意一個(gè)計(jì)算出另外一個(gè)。由于《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 50081—2002)中規(guī)定，邊長(zhǎng)為150 mm的立方體試塊是標(biāo)準(zhǔn)試塊，則其他非標(biāo)準(zhǔn)試塊的換算系數(shù)為

α70=fcu,70/fcu,150

(1)

α100=fcu,100/fcu,150

(2)

α200=fcu,200/fcu,150

(3)

式中：fcu,70、fcu,100、fcu,150、fcu,200分別為邊長(zhǎng)為70、100、150和200 mm的立方體試塊抗壓強(qiáng)度值。

圖4為氧化物摩爾比對(duì)地聚物再生骨料混凝土尺寸換算系數(shù)的影響。由圖4可以看出，邊長(zhǎng)為200 mm的立方體試塊尺寸換算系數(shù)平均值為0.93；邊長(zhǎng)100 mm為1.12；邊長(zhǎng)70 mm為0.66，說(shuō)明立方體試塊邊長(zhǎng)越大，尺寸換算系數(shù)越接近于1。但是，根據(jù)《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 50081—2002)中規(guī)定，邊長(zhǎng)為200 mm立方體試塊的尺寸換算系數(shù)為1.05，邊長(zhǎng)100 mm為0.95(如圖4中虛線所示)，圖4中只有2組數(shù)據(jù)在0.95～1.05，說(shuō)明地聚物再生骨料混凝土的尺寸換算系數(shù)不能參考普通水泥混凝土的標(biāo)準(zhǔn)，其原因與地聚物再生骨料混凝土強(qiáng)度離散性的分析一致，即地聚物和再生骨料的性能的都與水泥和自然石材不同，使其制備的混凝土也無(wú)法按照普通混凝土的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行限定。通過(guò)線性擬合的方法建立了氧化物摩爾比ε和尺寸換算系數(shù)α的數(shù)學(xué)方程，其結(jié)果為：α200=0.966-0.04ε、α100=1.016+0.12ε、α70=0.463+0.28ε。如圖5所示。

圖4 氧化物摩爾比對(duì)尺寸換算系數(shù)的影響Fig.4 Effect of the oxide molar ratio on the dimensional conversion coefficient

圖5 氧化物摩爾比與尺寸換算系數(shù)的擬合曲線圖Fig.5 Fitting curve of the oxide mole ratio and size conversion coefficient

2.4 Bazant尺寸效應(yīng)擬合

地聚物再生骨料混凝土是一種準(zhǔn)脆性材料，在荷載作用下裂縫擴(kuò)展釋放的應(yīng)變能導(dǎo)致尺寸效應(yīng)的存在，根據(jù)Bazant[12]的尺寸效應(yīng)理論，提出了混凝土名義抗壓強(qiáng)度與尺寸D之間的關(guān)系，如式(4)所示。

(4)

式(4)中：f∞為地聚物再生骨料混凝土尺寸無(wú)限大的名義抗壓強(qiáng)度；Db為邊界層開(kāi)裂有效厚度。經(jīng)分解得

(5)

令X=1/D，Y=fN，C=f∞，A=f∞D(zhuǎn)b，則式(5)可變成線性方程為

Y=AX+C

(6)

X和Y均由試驗(yàn)得到的強(qiáng)度和試塊尺寸直接計(jì)算得出，代入式(6)可以求出A和C，最后得到尺寸效應(yīng)的理論公式參數(shù)，如表4所示。此處需要說(shuō)明的是，通過(guò)前文對(duì)地聚物再生骨料混凝土抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差σ、尺寸效應(yīng)度Δα都發(fā)現(xiàn)邊長(zhǎng)為70 mm立方體試塊的數(shù)據(jù)不符合規(guī)律，對(duì)其原因也進(jìn)行了分析，即再生骨料粒徑大小和其內(nèi)部含有的原始缺陷對(duì)小尺寸試塊的影響更為顯著，所以為了排除其干擾，在此過(guò)程的計(jì)算中并不采用邊長(zhǎng)為70 mm立方體試塊的數(shù)據(jù)。

表4 尺寸效應(yīng)理論公式參數(shù)計(jì)算Table 4 Parameter calculation of the theoretical formula of the dimension effect

圖6為不同邊長(zhǎng)地聚物再生骨料混凝土立方體試塊實(shí)測(cè)強(qiáng)度值與Bazant理論曲線的對(duì)比圖。可知，在不同的氧化物摩爾比條件下，其抗壓強(qiáng)度實(shí)測(cè)值都在理論曲線上(邊長(zhǎng)為70 mm試塊除外)，說(shuō)明地聚物再生骨料混凝土抗壓強(qiáng)度可以用Bazant理論進(jìn)行計(jì)算，但是當(dāng)立方體試塊邊長(zhǎng)過(guò)小時(shí)，如70 mm，該理論并不適用。

圖6 實(shí)測(cè)強(qiáng)度值與Bazant理論強(qiáng)度的對(duì)比圖Fig.6 Comparison diagram of the measured strength value and the Bazant theoretical strength

2.5 臨界尺寸與臨界強(qiáng)度

首先將尺寸效應(yīng)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行無(wú)量綱化處理[12]，如式(7)所示，再將不同邊長(zhǎng)地聚物再生骨料混凝土試塊抗壓強(qiáng)度特征值試驗(yàn)數(shù)據(jù)代入式(10)進(jìn)行數(shù)學(xué)回歸分析，可解出無(wú)量綱的相關(guān)待定系數(shù)，如式(8)所示，氧化物摩爾比與Bazant理論曲線的無(wú)量綱關(guān)系圖如圖7所示。

(7)

式(7)中：f150為邊長(zhǎng)150 mm立方體試塊地聚物再生混凝土實(shí)測(cè)強(qiáng)度；b為方程待定系數(shù)。

(8)

由圖7可以看出，立方體試塊邊長(zhǎng)為200 mm時(shí)，各個(gè)氧化物摩爾比的數(shù)據(jù)都貼近理論曲線。試塊邊長(zhǎng)為100 mm時(shí)，尺寸效應(yīng)略微明顯，氧化物摩爾比為0.8的情況下，最貼近理論曲線；氧化物摩爾比小于0.8的情況下(0.7，0.75)，尺寸效應(yīng)負(fù)偏離于理論曲線；氧化物摩爾比大于0.8的情況下(0.85，0.9)，尺寸效應(yīng)正偏離于理論曲線。通過(guò)上述分析可知，當(dāng)氧化物摩爾比小于0.8時(shí)，地聚物再生骨料混凝土抗壓強(qiáng)度降低幅度明顯；氧化物摩爾比大于0.8時(shí)，地聚物再生骨料混凝土抗壓強(qiáng)度降低幅度不明顯，氧化物摩爾比為0.8是尺寸效應(yīng)變化的分界點(diǎn)，因此提出采用分段函數(shù)的方式擬合氧化物摩爾比ε與f∞/f150和Db關(guān)系的方法，圖8為氧化物摩爾比與f∞/f150和Db關(guān)系示意圖，式(9)～式(12)為擬合曲線公式。

圖7 無(wú)量綱強(qiáng)度與Bazant理論強(qiáng)度的對(duì)比圖Fig.7 Comparison diagram of dimensionless strength and Bazant theoretical strength

圖8 氧化物摩爾比與f∞/f150和Db的關(guān)系Fig.8 Relation of the oxide molar ratio to f∞/f150 and Db

當(dāng)0.7≤ε≤0.8時(shí)，

(9)

Db=-347.096 43+531.148 5ε

(10)

當(dāng)0.8≤ε≤0.9時(shí)，

(11)

Db=431.982 36-442.497 0ε

(12)

根據(jù)式(9)～式(12)和圖8分析，對(duì)于氧化物摩爾比與f∞/f150和Db關(guān)系提出的分段函數(shù)具有較高的適用性，由此將式(9)～式(12)分別代入式(7)，可以得到考慮尺寸效應(yīng)與氧化物摩爾比耦合作用下的地聚物再生骨料混凝土抗壓強(qiáng)度尺寸效應(yīng)率名義抗壓強(qiáng)度的預(yù)測(cè)方程，如式(13)和式(14)所示。

當(dāng)0≤ε≤50%時(shí)，

(13)

當(dāng)50%≤ε≤100%時(shí)，

(14)

根據(jù)式(13)和式(14)可以推算出不同氧化物摩爾比條件下地聚物再生骨料混凝土試塊邊長(zhǎng)無(wú)限大時(shí)的臨界強(qiáng)度特征值fcr，數(shù)據(jù)為：fcr(ε=0.7)=28.92 MPa、fcr(ε=0.75)=28.19 MPa、fcr(ε=0.8)=28.60 MPa、fcr(ε=0.85)=30.34 MPa、fcr(ε=0.9)=30.15 MPa?？紤]工程尺寸效應(yīng)的適用范圍，當(dāng)名義抗壓強(qiáng)度與臨界尺寸特征值相差5%之內(nèi)時(shí)，可以認(rèn)為該名義抗壓強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的地聚物再生骨料混凝土試塊的尺寸為臨界尺寸Dcr，則不同氧化物摩爾比條件下的地聚物再生骨料混凝土的臨界尺寸分別為：Dcr(ε=0.7)=494 mm、Dcr(ε=0.75)=1 025 mm、Dcr(ε=0.8)=1 556 mm、Dcr(ε=0.85)=1 117 mm、Dcr(ε=0.9)=674 mm。氧化物摩爾比與地聚物再生骨料混凝土臨界尺寸和臨界強(qiáng)度關(guān)系如圖9所示?？梢钥闯?，隨著氧化物摩爾比的增加，其臨界尺寸逐漸增大，但是臨界強(qiáng)度并不與氧化物摩爾比成正比的關(guān)系，而是當(dāng)氧化物摩爾比為0.8時(shí)出現(xiàn)了最值，這也與2.1節(jié)中對(duì)地聚物再生骨料混凝土抗壓強(qiáng)度的分析結(jié)果一致。式(13)和式(14)所提出的預(yù)測(cè)方程可以有效地推導(dǎo)出地聚物再生骨料混凝土在不同氧化物摩爾比條件下的臨界強(qiáng)度和臨界尺寸，而且具有更加廣泛的適用性，主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：①綜合考慮了再生骨料摻量和尺寸效應(yīng)耦合作用的影響，因此具有更高的適用性；②采用無(wú)量綱化方法對(duì)于預(yù)測(cè)其他強(qiáng)度等級(jí)和氧化物摩爾比的地聚物再生骨料混凝土抗壓強(qiáng)度具有一定的參考意義。

圖9 氧化物摩爾比與臨界強(qiáng)度和臨界尺寸的關(guān)系Fig.9 Relationship of the oxide molar ratio to the critical strength and the critical size

3 結(jié)論

(1)地聚物再生骨料混凝土的強(qiáng)度隨氧化物摩爾比的增加呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)，當(dāng)n(CaO)∶n(SiO2+Al2O3)=0.8時(shí)達(dá)到最大值。不同尺寸的地聚物再生骨料混凝土抗壓強(qiáng)度規(guī)律為f100>f150>f200>f70。

(2)通過(guò)分析不同邊長(zhǎng)立方體試塊的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差發(fā)現(xiàn)，當(dāng)邊長(zhǎng)為200 mm時(shí)，地聚物再生骨料混凝土立方體試塊抗壓強(qiáng)度的離散程度才為優(yōu)秀；當(dāng)邊長(zhǎng)為150 mm和100 mm時(shí)，其抗壓強(qiáng)度的離散程度為一般，也可以使用；當(dāng)邊長(zhǎng)為70 mm時(shí)，其抗壓強(qiáng)度離散性太大，不適合使用。

(3)地聚物再生骨料混凝土的換算系數(shù)不能采用《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 50081—2002)中規(guī)定的換算系數(shù)。通過(guò)線性擬合得出尺寸換算系數(shù)α與氧化物摩爾比ε的數(shù)學(xué)關(guān)系：α200=0.966-0.04ε、α100=1.016+0.12ε、α70=0.463+0.28ε。

(4)邊長(zhǎng)為200、150和100 mm的地聚物再生骨料混凝土立方體試塊抗壓強(qiáng)度均符合Bazant的尺寸效應(yīng)理論曲線，采用無(wú)量綱的方法可以得到地聚物再生骨料混凝土抗壓強(qiáng)度與氧化物摩爾比和尺寸參數(shù)耦合作用影響的預(yù)測(cè)方程，得出了不同氧化物摩爾比條件下地聚物再生骨料混凝土的臨界尺寸和臨界強(qiáng)度值。