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【摘要】骨料混凝土的使用,能够起到降低资源消耗、节能减排以及保护环境的目的,也能在最大程度上节约成本。当前我国在对混凝土进行开发与利用过程中,重点集中于如何提高混凝土的力学性能,而对于收缩性能、变形情况等,有着较少的研究。因受到不同条件约束,混凝土会因收缩产生相应的力,当该力强度明显低于要求标准值后,就会使得混凝土中出现裂缝,也会在一定程度上对混凝土构件使用寿命与承载力造成影响。所以对骨料混凝土的变形性能进行研究与探讨,显得尤为重要。本文主要是将以往工作经验与笔者收集到的资料作为参考,针对骨料混凝土的变形性能因素,提出有效的解决方法。
【关键词】骨料混凝土;变形性能;抗压强度;弹性量
【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.
21.
对废弃混凝土进行粉碎,可以得到再生骨料,根据不同骨料的材料参数,配备出的混凝土有着不同的强度。对再生粗骨料混凝土变形性能、不同寿命收缩率等进行测试,可以有效的分析出对再生骨料性能产生影响的一系列因素。根据实验结果可以看到,不同再生粗骨料当中的取代率,对再生混凝土早期收缩率、收缩量并未带来明显影响。但是如果混凝土内部的再生粗骨料程度有所提高之后,就会使得混凝土当中的收缩率更加明显,也会显示出与天然混凝土之间的差距。
1、再生混凝土变形性能
1.1收缩变形
混凝土收缩主要是包括自生收缩、塑性收缩、化学收缩、碳化收缩等几个方面,其中干缩最为明显,通常占据总收缩情况的80%到90%。混凝土上收缩作为一个漫长过程,早期有着较快的发展速度,到了后期速度会放缓,如果将其定为二十年进行计算,那么总体收缩量的60%到85%,是在第一年完成的。通常来看,对混凝土收缩带来影响的因素包括配合比、水泥种类、掺加料种类等多个因素,再生混凝土与天然混凝土一般情况下均会出现自然干缩情况,但是再生混凝土的干缩情况,要明显超过天然混凝土,再生粗骨料当中的取代率越高,则有着更为明显的干缩速度,并且再生混凝土收缩性当中的离散型,要明显的高于天然混凝土,这些都取决于再生粗骨料的性能,因此对再生混凝土收缩性能进行研究的难度,要明显超过天然混凝土[1]。
1.2再生混凝土干縮变形试验
对实验室中废气混凝土构件进行利用,采用人工破碎方法,获取更多的再生粗骨料,这一过程用于测试再生粗骨料吸水率、砂浆含量等。再生粗骨料粒径范围是5毫米到31.5毫米,为了更好的测试再生混凝土的基础力学性能与收缩率,会制作多种规格的再生混凝土试件,粗骨料的粒径范围是5毫米到25毫米之间,水为日常用水,细骨料是普通的河砂,整个试验周期为七天,随后对个混凝土试件的收缩情况进行记录。根据试验结果可以了解到,与天然的混凝土对比可以发现,再生混凝土在早期阶段,并未有明显的收缩率,取代率与收缩率之间并没有明显关系,到了40天至50天后,天然混凝土与再生混凝土的收缩率差值会进一步扩大。
随着试验时间进一步延长,再生混凝土中的收缩率要明显的高于天然混凝土,其中具有百分之百取代率的再生混凝土收缩率与天然混凝土比值,从50天的1.4倍,直接增长到220天的2.4倍,取代率为70%的再生混凝土收缩情况与天然混凝土比值,从50天的1.1倍,增长到220天的2倍。这就说明在这段时间内,再生混凝土与天然混凝土之间的收缩率差距逐渐扩大。
1.3再生混凝土弹性模量与抗压强度
再生混凝土当中的抗压强度,直接受到粗骨料取代率影响。通常来看,随着取代率进一步提高,使得抗压强度有所下降,但是一些结果也与这一规律存在相悖之处。对于再生混凝土中的弹性模型进行研究后,获得了一致结果,再生混凝土弹性模量不仅受到拌和配比影响,同时还受到再生粗骨料取代率、性能等多个方面因素影响。再生混凝土中的弹性模量,会随着水灰比不断增加,而出现下降的趋势。同时,随着取代率有所增加,再生混凝土中的抗压弹性模量也会出现迅速缩小的情况,其极限应变开始表现为随着取代率不断增加,而整体出现缓慢放大情况。本次试验结果是由图1、图2所表示,再生混凝土所具备抗压强度,会随着取代率提高,整体出现降低情况,天然混凝土与具备百分之百取代率的再生混凝土,抗压强度的降低幅度大约在10%到20%之间。因受到再生粗骨料上面的砂浆对于拌合水吸附所带来的影响,因此抗压强度并不是表现出一个线性下降的趋势,而是其中的弹性模量降低幅度,大致为20%到40%之间。由此可以看到,再生粗骨料中的取代率,能够对再生混凝土所具备弹性模量产生明显影响,甚至会超过对抗压强度所带来的影响[2]。
1.4再生混凝土湿胀性能与热胀性能
混凝土结构主要变现情况分为湿胀干缩与热胀干缩两种,因此可知混凝土结构在使用过程中,其温度、湿度变化,会直接对结构产生明显影响。再生混凝土热膨胀系数要明显的高于天然混凝土,天然骨料与水泥砂浆体之间,有着不同的热膨胀系数,水泥砂浆体热膨胀系数位于(11~20)x10-6摄氏度之间,以此可以看出其所具备的热膨胀系数要高于天然骨料。本文是在室内温度处于一个不变的情况,对于试件在不同温度差之下,所展现出的热膨胀率进行测试,温度确定为17摄氏度到22摄氏度之间。通过试验可以了解到,再生混凝土热膨胀率要明显的高于天然混凝土,随着取代率逐步提高,热胀率也会出现明显增大情况。除此之外,再生混凝土中因为有着较高的砂浆含量,因此其吸水膨胀率也更高。
2、对再生粗骨料混凝土干缩率带来影响的各种因素分析
2.1水灰比例不同,影响到混凝土的基本参数
与自然混凝土一般,水灰参量更高,再生粗骨料混凝土所具备的干缩率也会加大。这主要是因为再生粗骨料中,其颗粒上方往往会裹附着一些砂浆,砂浆所具备的吸粉水特性与膨胀特性,都会直接干扰到再生粗骨料混凝土干缩情况。再生混凝土当中所用到的水,来源于两个方面:一是在基础搅拌过程中所掺入的水,另一个则是附加成本中所夹杂的水含量。因吸粉成分不同,所以会对夹杂水量带来影响,这就会使得再生混凝土出现水化反应时,所需的水分,要更低于天然混凝土所需要的水分,使得再生骨料混凝土水灰比数值明显的缩小,这也是再生混凝土完成搅拌后,出现塌落问题的次数要比天然混凝土较少的原因,由此提高再生混凝土抗压能力,使得硬化后的再生混凝土,会表现出更加优秀的承载抗压能力[3]。 2.2取代率影響
再生粗骨料混凝土中所含有的粗骨量明显不同,因此就会使得混凝土有着不同性能。随着取代率不断增加,再生粗骨料的收缩量与收缩率也有所提高,如果取代率小于1/5,那么就会使得再生粗骨料开始分散在整个混凝土当中,在这一过程中主要是天然骨料会起到决定性作用,所以会对混凝土整体带来较小的影响。与天然混凝土进行对比后可以发现,当取代率低于1/5的再生混凝土,其收缩率差值实际上并不明显。如果取代率发生明显变化,由此也会提高再生粗骨料的取代率,形成一个完整的骨架结构,并且具备较高的负荷能力。但是其中的收缩量会出现明显变化,特别是在其达到完全取代率之后,也就是数值为百分之百时,再生粗骨料混凝土收缩量会高于天然混凝土,甚至达到一倍以上。
2.3砂浆影响
附着于再生粗骨料上方的旧砂浆,会对再生粗骨料变形情况带来明显影响。再生混凝土所表现出的吸水膨胀率大、弹性规模小、强度低等多个特点,都是受到再生粗骨料表面所附着的砂浆杂石所导致的,探索其根本性原因是因为砂浆有着较大的吸水能力与缝隙。在对破损地方进行处理时,粗骨料互相之间的摩擦,也会导致旧砂浆颗粒发生明显裂纹问题。与此同时,将旧混凝土掺入其中,其自带的水灰率,也会明显影响到再生混凝土的情况,这就使得旧砂浆所具备的吸水率,要明显的高于天然混凝土所具备的砂石吸水率。再生粗骨料在完成配比搅拌过程中,其中大量的砂浆在吸水后出现膨胀反应,这些水被称为附加水分。再生粗骨料混凝土出现水化反应后,就会使其参与其中,并且其他多余水分被蒸发掉,随着水分减少,其膨胀状态会回归到一个原本的收缩状态,使得再生混凝土干缩率得到进一步提高。
结语:
综上所述,通过上文的分析可以了解到,自然混凝土前期有着明显的收缩情况,随着时间的推移,其收缩率会明显降低。与自然混凝土不同的是,再生混凝土因有着不同的取代率,所以其中的收缩性能是完全不同的。通过分析可以了解到,如果再生粗骨料混凝土有着越高的取代率,那么其收缩稳定会消耗越长的时间。再生粗骨料混凝土所发生的变形情况,也会受到外界因素干扰,最终出现使用与研究困难。所以在以后的日子里,希望业界人员共同努力,对其进行深入研究,由此提高再生混凝土使用时的综合水平。
参考文献:
[1]盛朝晖,牛培飞,游文斐.多因素对再生混凝土力学性能及抗冻性的影响[J].中国测试,2021,47(02):140-148.
[2]曹鑫铖,金宝宏,侯玉飞.包浆再生粗骨料对自密实混凝土力学性能及抗冻性的影响[J].土木与环境工程学报(中英文).
[3]冯帅,程火焰,屈锋,等.砂浆覆盖率对再生混凝土力学性能的影响[J].粉煤灰综合利用,2020,34(06):55-58.
【关键词】骨料混凝土;变形性能;抗压强度;弹性量
【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.
21.
对废弃混凝土进行粉碎,可以得到再生骨料,根据不同骨料的材料参数,配备出的混凝土有着不同的强度。对再生粗骨料混凝土变形性能、不同寿命收缩率等进行测试,可以有效的分析出对再生骨料性能产生影响的一系列因素。根据实验结果可以看到,不同再生粗骨料当中的取代率,对再生混凝土早期收缩率、收缩量并未带来明显影响。但是如果混凝土内部的再生粗骨料程度有所提高之后,就会使得混凝土当中的收缩率更加明显,也会显示出与天然混凝土之间的差距。
1、再生混凝土变形性能
1.1收缩变形
混凝土收缩主要是包括自生收缩、塑性收缩、化学收缩、碳化收缩等几个方面,其中干缩最为明显,通常占据总收缩情况的80%到90%。混凝土上收缩作为一个漫长过程,早期有着较快的发展速度,到了后期速度会放缓,如果将其定为二十年进行计算,那么总体收缩量的60%到85%,是在第一年完成的。通常来看,对混凝土收缩带来影响的因素包括配合比、水泥种类、掺加料种类等多个因素,再生混凝土与天然混凝土一般情况下均会出现自然干缩情况,但是再生混凝土的干缩情况,要明显超过天然混凝土,再生粗骨料当中的取代率越高,则有着更为明显的干缩速度,并且再生混凝土收缩性当中的离散型,要明显的高于天然混凝土,这些都取决于再生粗骨料的性能,因此对再生混凝土收缩性能进行研究的难度,要明显超过天然混凝土[1]。
1.2再生混凝土干縮变形试验
对实验室中废气混凝土构件进行利用,采用人工破碎方法,获取更多的再生粗骨料,这一过程用于测试再生粗骨料吸水率、砂浆含量等。再生粗骨料粒径范围是5毫米到31.5毫米,为了更好的测试再生混凝土的基础力学性能与收缩率,会制作多种规格的再生混凝土试件,粗骨料的粒径范围是5毫米到25毫米之间,水为日常用水,细骨料是普通的河砂,整个试验周期为七天,随后对个混凝土试件的收缩情况进行记录。根据试验结果可以了解到,与天然的混凝土对比可以发现,再生混凝土在早期阶段,并未有明显的收缩率,取代率与收缩率之间并没有明显关系,到了40天至50天后,天然混凝土与再生混凝土的收缩率差值会进一步扩大。
随着试验时间进一步延长,再生混凝土中的收缩率要明显的高于天然混凝土,其中具有百分之百取代率的再生混凝土收缩率与天然混凝土比值,从50天的1.4倍,直接增长到220天的2.4倍,取代率为70%的再生混凝土收缩情况与天然混凝土比值,从50天的1.1倍,增长到220天的2倍。这就说明在这段时间内,再生混凝土与天然混凝土之间的收缩率差距逐渐扩大。
1.3再生混凝土弹性模量与抗压强度
再生混凝土当中的抗压强度,直接受到粗骨料取代率影响。通常来看,随着取代率进一步提高,使得抗压强度有所下降,但是一些结果也与这一规律存在相悖之处。对于再生混凝土中的弹性模型进行研究后,获得了一致结果,再生混凝土弹性模量不仅受到拌和配比影响,同时还受到再生粗骨料取代率、性能等多个方面因素影响。再生混凝土中的弹性模量,会随着水灰比不断增加,而出现下降的趋势。同时,随着取代率有所增加,再生混凝土中的抗压弹性模量也会出现迅速缩小的情况,其极限应变开始表现为随着取代率不断增加,而整体出现缓慢放大情况。本次试验结果是由图1、图2所表示,再生混凝土所具备抗压强度,会随着取代率提高,整体出现降低情况,天然混凝土与具备百分之百取代率的再生混凝土,抗压强度的降低幅度大约在10%到20%之间。因受到再生粗骨料上面的砂浆对于拌合水吸附所带来的影响,因此抗压强度并不是表现出一个线性下降的趋势,而是其中的弹性模量降低幅度,大致为20%到40%之间。由此可以看到,再生粗骨料中的取代率,能够对再生混凝土所具备弹性模量产生明显影响,甚至会超过对抗压强度所带来的影响[2]。
1.4再生混凝土湿胀性能与热胀性能
混凝土结构主要变现情况分为湿胀干缩与热胀干缩两种,因此可知混凝土结构在使用过程中,其温度、湿度变化,会直接对结构产生明显影响。再生混凝土热膨胀系数要明显的高于天然混凝土,天然骨料与水泥砂浆体之间,有着不同的热膨胀系数,水泥砂浆体热膨胀系数位于(11~20)x10-6摄氏度之间,以此可以看出其所具备的热膨胀系数要高于天然骨料。本文是在室内温度处于一个不变的情况,对于试件在不同温度差之下,所展现出的热膨胀率进行测试,温度确定为17摄氏度到22摄氏度之间。通过试验可以了解到,再生混凝土热膨胀率要明显的高于天然混凝土,随着取代率逐步提高,热胀率也会出现明显增大情况。除此之外,再生混凝土中因为有着较高的砂浆含量,因此其吸水膨胀率也更高。
2、对再生粗骨料混凝土干缩率带来影响的各种因素分析
2.1水灰比例不同,影响到混凝土的基本参数
与自然混凝土一般,水灰参量更高,再生粗骨料混凝土所具备的干缩率也会加大。这主要是因为再生粗骨料中,其颗粒上方往往会裹附着一些砂浆,砂浆所具备的吸粉水特性与膨胀特性,都会直接干扰到再生粗骨料混凝土干缩情况。再生混凝土当中所用到的水,来源于两个方面:一是在基础搅拌过程中所掺入的水,另一个则是附加成本中所夹杂的水含量。因吸粉成分不同,所以会对夹杂水量带来影响,这就会使得再生混凝土出现水化反应时,所需的水分,要更低于天然混凝土所需要的水分,使得再生骨料混凝土水灰比数值明显的缩小,这也是再生混凝土完成搅拌后,出现塌落问题的次数要比天然混凝土较少的原因,由此提高再生混凝土抗压能力,使得硬化后的再生混凝土,会表现出更加优秀的承载抗压能力[3]。 2.2取代率影響
再生粗骨料混凝土中所含有的粗骨量明显不同,因此就会使得混凝土有着不同性能。随着取代率不断增加,再生粗骨料的收缩量与收缩率也有所提高,如果取代率小于1/5,那么就会使得再生粗骨料开始分散在整个混凝土当中,在这一过程中主要是天然骨料会起到决定性作用,所以会对混凝土整体带来较小的影响。与天然混凝土进行对比后可以发现,当取代率低于1/5的再生混凝土,其收缩率差值实际上并不明显。如果取代率发生明显变化,由此也会提高再生粗骨料的取代率,形成一个完整的骨架结构,并且具备较高的负荷能力。但是其中的收缩量会出现明显变化,特别是在其达到完全取代率之后,也就是数值为百分之百时,再生粗骨料混凝土收缩量会高于天然混凝土,甚至达到一倍以上。
2.3砂浆影响
附着于再生粗骨料上方的旧砂浆,会对再生粗骨料变形情况带来明显影响。再生混凝土所表现出的吸水膨胀率大、弹性规模小、强度低等多个特点,都是受到再生粗骨料表面所附着的砂浆杂石所导致的,探索其根本性原因是因为砂浆有着较大的吸水能力与缝隙。在对破损地方进行处理时,粗骨料互相之间的摩擦,也会导致旧砂浆颗粒发生明显裂纹问题。与此同时,将旧混凝土掺入其中,其自带的水灰率,也会明显影响到再生混凝土的情况,这就使得旧砂浆所具备的吸水率,要明显的高于天然混凝土所具备的砂石吸水率。再生粗骨料在完成配比搅拌过程中,其中大量的砂浆在吸水后出现膨胀反应,这些水被称为附加水分。再生粗骨料混凝土出现水化反应后,就会使其参与其中,并且其他多余水分被蒸发掉,随着水分减少,其膨胀状态会回归到一个原本的收缩状态,使得再生混凝土干缩率得到进一步提高。
结语:
综上所述,通过上文的分析可以了解到,自然混凝土前期有着明显的收缩情况,随着时间的推移,其收缩率会明显降低。与自然混凝土不同的是,再生混凝土因有着不同的取代率,所以其中的收缩性能是完全不同的。通过分析可以了解到,如果再生粗骨料混凝土有着越高的取代率,那么其收缩稳定会消耗越长的时间。再生粗骨料混凝土所发生的变形情况,也会受到外界因素干扰,最终出现使用与研究困难。所以在以后的日子里,希望业界人员共同努力,对其进行深入研究,由此提高再生混凝土使用时的综合水平。
参考文献:
[1]盛朝晖,牛培飞,游文斐.多因素对再生混凝土力学性能及抗冻性的影响[J].中国测试,2021,47(02):140-148.
[2]曹鑫铖,金宝宏,侯玉飞.包浆再生粗骨料对自密实混凝土力学性能及抗冻性的影响[J].土木与环境工程学报(中英文).
[3]冯帅,程火焰,屈锋,等.砂浆覆盖率对再生混凝土力学性能的影响[J].粉煤灰综合利用,2020,34(06):55-58.