丁發(fā)興+方常靖+龔永智+余志武+胡莉娜

摘要：對(duì)大量再生混凝土單軸力學(xué)性能試驗(yàn)資料進(jìn)行整理分析，基于統(tǒng)計(jì)分析方法，在借鑒普通混凝土力學(xué)模型的基礎(chǔ)上，對(duì)不同取代率下再生混凝土的各種力學(xué)性能指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)一分析，提出了適用于不同取代率下再生混凝土的立方體抗壓強(qiáng)度、軸心抗壓強(qiáng)度、軸心抗拉強(qiáng)度、劈裂抗拉強(qiáng)度、彈性模量、軸心受壓峰值應(yīng)變和軸心受拉峰值應(yīng)變的統(tǒng)一計(jì)算公式，建立了再生混凝土單軸受壓、受拉的應(yīng)力-應(yīng)變?nèi)€表達(dá)式，并將公式計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果表明：計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合較好；提出的再生混凝土單軸力學(xué)性能指標(biāo)統(tǒng)一計(jì)算公式精度較高。

關(guān)鍵詞：再生混凝土；力學(xué)性能；取代率；應(yīng)力-應(yīng)變?nèi)€

中圖分類號(hào)：TU398 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引 言

再生混凝土技術(shù)是實(shí)現(xiàn)建筑資源環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的主要措施之一，具有顯著的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。目前，各國(guó)學(xué)者對(duì)再生混凝土受壓、受拉等力學(xué)性能開展了較為廣泛的試驗(yàn)研究，取得了一些重要的研究成果[1-2]。由于影響再生混凝土力學(xué)性能的因素較多，包括再生骨料取代率、配合比方法、再生粗骨料強(qiáng)度、再生混凝土來(lái)源、齡期等，導(dǎo)致再生混凝土力學(xué)性能的離散性較大，不同學(xué)者基于小樣本統(tǒng)計(jì)分析提出的計(jì)算公式適用性較局限。為了便于再生混凝土結(jié)構(gòu)的計(jì)算分析，本文中通過(guò)對(duì)不同取代率下再生混凝土的基本力學(xué)性能試驗(yàn)研究資料[3-35]進(jìn)行分析，在普通混凝土力學(xué)性能指標(biāo)研究成果的基礎(chǔ)上，提出考慮再生骨料取代率的再生混凝土的立方體抗壓強(qiáng)度、軸心抗壓強(qiáng)度、軸心抗拉強(qiáng)度、劈裂抗拉強(qiáng)度、彈性模量、軸心受壓峰值應(yīng)變和軸心受拉峰值應(yīng)變等力學(xué)性能指標(biāo)的統(tǒng)一計(jì)算公式，并建立不同取代率下的再生混凝土單軸受壓、受拉的應(yīng)力-應(yīng)變?nèi)€方程。

1 再生混凝土力學(xué)性能指標(biāo)

1.1 立方體抗壓強(qiáng)度

文獻(xiàn)[3]中的研究表明，再生混凝土試件的尺寸效應(yīng)有別于普通混凝土，小試件的強(qiáng)度反而低于大試件的強(qiáng)度。由于現(xiàn)有再生混凝土尺寸效應(yīng)的試驗(yàn)研究很少，文獻(xiàn)[4]中根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定，取普通混凝土立方體抗壓強(qiáng)度f(wàn)cu與邊長(zhǎng)為100 mm的立方體抗壓強(qiáng)度f(wàn)cu，10的比值fcu/fcu，10為0.95。

圖1為不同強(qiáng)度等級(jí)再生混凝土在不同再生骨料取代率r下的立方體抗壓強(qiáng)度f(wàn)cu（r）與相同配合比下無(wú)再生骨料時(shí)的普通混凝土立方體抗壓強(qiáng)度f(wàn)cu比值的試驗(yàn)結(jié)果變化規(guī)律。由圖1可以看出，再生骨料取代率對(duì)再生混凝土抗壓強(qiáng)度影響的離散性較大，但是大體上再生混凝土立方體抗壓強(qiáng)度與普通混凝土立方體抗壓強(qiáng)度的比值隨著再生骨料取代率的增加而降低。通過(guò)對(duì)圖1所示的124組研究資料進(jìn)行分析可知，再生混凝土立方體抗壓強(qiáng)度f(wàn)cu（r）與普通混凝土立方體抗壓強(qiáng)度f(wàn)cu關(guān)系的計(jì)算公式為

1.2 軸心抗壓強(qiáng)度

圖2為不同強(qiáng)度等級(jí)再生混凝土在不同再生骨料取代率r下的軸心抗壓強(qiáng)度f(wàn)c（r）與相同配合比下 無(wú)再生骨料時(shí)的普通混凝土軸心抗壓強(qiáng)度f(wàn)c比值的試驗(yàn)結(jié)果變化規(guī)律。通過(guò)對(duì)圖2所示的87組研究資料進(jìn)行分析得

肖建莊[1]建議的再生混凝土軸心抗壓強(qiáng)度f(wàn)c（r）和立方體抗壓強(qiáng)度f(wàn)cu（r）的換算關(guān)系為

李旭平[6]提出的再生混凝土軸心抗壓強(qiáng)度f(wàn)c（r）和立方體抗壓強(qiáng)度f(wàn)cu（r）的關(guān)系為

表1為式（4）～（6）計(jì)算所得軸心抗壓強(qiáng)度計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果比較的特征值。從表1可以看出：當(dāng)再生骨料取代率較小時(shí)，采用式（4）～（6）計(jì)算所得軸心抗壓強(qiáng)度都與試驗(yàn)結(jié)果吻合較好；當(dāng)再生骨料取代率r>0.7時(shí)，采用本文中提出的式（4）計(jì)算所得軸心抗壓強(qiáng)度與試驗(yàn)結(jié)果的吻合程度優(yōu)于另外2個(gè)公式，且離散率較小。

1.3 軸心抗拉強(qiáng)度

圖3為不同強(qiáng)度等級(jí)再生混凝土在不同再生骨料取代率r下的軸心抗拉強(qiáng)度f(wàn)t（r）與相同配合比下無(wú)再生骨料時(shí)的普通混凝土軸心抗拉強(qiáng)度f(wàn)t比值的試驗(yàn)結(jié)果變化規(guī)律。通過(guò)對(duì)圖3所示的15組研究資料進(jìn)行分析得 肖建莊等[7]建議的再生混凝土抗拉強(qiáng)度f(wàn)t（r）和立方體抗壓強(qiáng)度f(wàn)cu（r）的換算關(guān)系為

式（9），（10）的軸心抗拉強(qiáng)度計(jì)算結(jié)果特征值如表1所示。由表1可見，式（9）所得到的軸心抗拉強(qiáng)度更接近試驗(yàn)結(jié)果。

1.4 劈裂抗拉強(qiáng)度

圖4為不同強(qiáng)度等級(jí)再生骨料混凝土在不同再生骨料取代率r下的劈裂抗拉強(qiáng)度f(wàn)ts（r）與相同配合比下無(wú)再生骨料時(shí)的普通混凝土劈裂抗拉強(qiáng)度f(wàn)ts比值的試驗(yàn)結(jié)果變化規(guī)律。通過(guò)對(duì)圖4所示的71組研究資料進(jìn)行分析，可得

根據(jù)式（13）～（15）計(jì)算的劈裂抗拉強(qiáng)度特征值如表1所示。由表1可以看出，式（13）計(jì)算所得到的劈裂抗拉強(qiáng)度更接近試驗(yàn)結(jié)果，且離散率更小。

1.5 彈性模量

圖5為不同強(qiáng)度等級(jí)再生混凝土在不同再生骨料取代率r下的彈性模量Ec（r）與相同配合比下無(wú)再生骨料時(shí)的普通混凝土彈性模量Ec比值的試驗(yàn)結(jié)果變化規(guī)律，其中，E為混凝土彈性模量。通過(guò)對(duì)111組受壓彈性模量和10組受拉彈性模量試驗(yàn)資料進(jìn)行分析得

根據(jù)式（18），（19）計(jì)算的再生混凝土彈性模量與試驗(yàn)結(jié)果的特征值如表1所示。由表1可以看出，采用式（18）計(jì)算所得結(jié)果較試驗(yàn)值偏大，采用式（19）計(jì)算所得結(jié)果在取代率較小時(shí)比試驗(yàn)值偏小，取代率較大時(shí)明顯比試驗(yàn)值偏大，相比而言，式（18）計(jì)算結(jié)果較為理想。

1.6 受壓峰值應(yīng)變

圖6為不同強(qiáng)度等級(jí)再生混凝土在不同再生骨料取代率r下的受壓峰值應(yīng)變?chǔ)與（r）與相同配合比下無(wú)再生骨料時(shí)的普通混凝土受壓峰值應(yīng)變?chǔ)與比值的試驗(yàn)結(jié)果變化規(guī)律。通過(guò)對(duì)圖6所示的49組研究資料進(jìn)行分析得

1.7 受拉峰值應(yīng)變

圖7為不同強(qiáng)度等級(jí)再生混凝土在不同再生骨料取代率r下的受拉峰值應(yīng)變?chǔ)舤（r）與相同配合比下無(wú)再生骨料時(shí)的普通混凝土受拉峰值應(yīng)變?chǔ)舤比值的試驗(yàn)結(jié)果變化規(guī)律。根據(jù)圖7所示的5組研究資料進(jìn)行分析得endprint

圖8為不同強(qiáng)度等級(jí)下再生骨料取代率r=0，0.5，1時(shí)再生混凝土單軸受力應(yīng)力-應(yīng)變?nèi)€，其中，RC表示混凝土強(qiáng)度。由圖8可以看出，曲線形式與相同強(qiáng)度等級(jí)時(shí)無(wú)再生骨料取代的曲線形式一致。

圖8 不同強(qiáng)度等級(jí)再生混凝土應(yīng)力-應(yīng)變?nèi)€

Fig.8 Stress-strain Curves of Recycled Concrete

Under Different Strength Grades3 結(jié) 語(yǔ)

（1）本文中建立的不同強(qiáng)度等級(jí)再生混凝土立方體抗壓強(qiáng)度、軸心抗壓強(qiáng)度、軸心抗拉強(qiáng)度、劈裂抗拉強(qiáng)度、彈性模量、軸心受壓峰值應(yīng)變、軸心受拉峰值應(yīng)變等力學(xué)性能指標(biāo)統(tǒng)一計(jì)算公式形式簡(jiǎn)單，且計(jì)算精度較高。

（2）本文中提出的不同強(qiáng)度等級(jí)再生混凝土軸心受力的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系統(tǒng)一計(jì)算公式形式簡(jiǎn)單，與相同強(qiáng)度等級(jí)時(shí)無(wú)再生骨料取代的曲線形式一致，且上升段曲線避免了彈性模量衰減過(guò)快的缺點(diǎn)。

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