2.1 360 d龄期内立方体抗压强度结果及分析
本文针对4组不同配合比的混凝土试件进行了360 d龄期内立方体抗压强度试验.试验结果如图2所示.
图2 不同再生粗骨料取代率混凝土立方体抗压强度
Fig.2 Compressive strength of concrete cubes with different replacement rates of recycled coarse aggregates
由图2可知,再生保温混凝土的360 d龄期内抗压强度随着再生粗骨料取代率的增大而减小.分析其原因可能是:新旧砂浆界面区域的微裂缝较多,随着荷载增大,界面区的微裂缝扩展延伸,使混凝土破坏; 再生粗骨料表面附着有旧水泥砂浆,而新旧水泥砂浆之间的粘结力小于粗骨料与新水泥砂浆之间的粘结力,导致混凝土抗压强度降低; 在破碎过程中再生粗骨料内部会产生较多的裂缝和空隙,混凝土内部空隙率增大,导致混凝土抗压强度减小.
在28 d龄期时,RATIC-0的立方体抗压强度值比RATIC-100高17.9%,RATIC-50比RATIC-100高9.9%; 在120 d龄期时,RATIC-0的立方体抗压强度值比RATIC-100高17.5%,RATIC-50比RATIC-100高9%; 在150 d龄期时,RATIC-0的立方体抗压强度值比RATIC-100高10.9%,RATIC-50比RATIC-100高6.8%; 在360 d龄期时,RATIC-0的立方体抗压强度值比RATIC-100高8.9%,RATIC-50比RATIC-100高4.3%.由此可见,龄期越长,RATIC-100后期抗压强度增长速度更快,增长速率超过了RATIC-0和RATIC-50,再生粗骨料中附着的未水化水泥颗粒进一步水化反应促进了再生保温混凝土强度的后期增长.
在28 d、120 d、360 d三个龄期时,RATIC-100的立方体抗压强度分别是NC的70.2%、 74.7%、81%.可以看出,虽然再生粗骨料的加入降低了混凝土的早期强度,但随着龄期延长,再生保温混凝土的后期强度增长潜力更高.这是因为再生粗骨料表面附着的旧砂浆中仍有未水化的水泥,其在长达360 d龄期内进一步发生了水化反应,增加了混凝土粘结性能,从而增大了混凝土强度.
由图3可知,随着龄期增长,不同配合比的试件混凝土龄期系数均出现逐渐增长的趋势.在整个强度增长过程中,RATIC-50的龄期系数大于RATIC-0; 90 d之后,RATIC-100的龄期系数增长速度迅速提高,逐渐超过RATIC-0、RATIC-50.与NC比较发现,RATIC-0、RATIC-50、RATIC-100的龄期系数均大于NC,当龄期为360 d时,它们龄期系数分别比NC高6.78%、16.9%、15.3%.可以看出,再生粗骨料越多,再生保温混凝土后期抗压强度增长速率越快.这是因为再生粗骨料上附着的未水化的水泥颗粒在360 d龄期期间进一步发生水化反应,从而提高了混凝土抗压强度.
图3 不同再生粗骨料取代率的混凝土龄期系数
Fig.3 Concrete age coefficients of different replacement rates of recycled coarse aggregates
2.2 棱柱体抗压强度结果及分析
试验测得的不同再生粗骨料取代率的28 d棱柱体抗压强度以及立方体抗压强度结果见图4.
图4 棱柱体抗压强度与立方体抗压强度
Fig.4 Compressive strength of concrete prisms and cubes
由图4可知,RATIC-0的棱柱体抗压强度比NC低19%,比RATIC-50高2%,比RATIC-100高4%,由此可见随再生粗骨料掺量的增加,混凝土的棱柱体抗压强度减小,这与上文中立方体抗压强度试验所得结论一致.在同一试验条件下,再生保温混凝土立方体抗压强度大于棱柱体抗压强度,符合混凝土尺寸效应.
2.3 再生保温混凝土360 d龄期内强度预测模型
本文将实验数据与根据欧洲CEB-FIP MODEL CODE 1990规范[16]给出的EC2模型计算所得结果进行对比,结果如图5所示.
图5 试验实测值与EC2模型预测值
Fig.5 Test measured values and EC2 model predicted values
通过计算可知,NC的360 d龄期内强度实测曲线与EC2模型曲线的线性回归判定系数为0.955,RATIC-0的线性回归判定系数为0.885,RATIC-100的线性回归判定系数为0.754,可见EC2模型曲线与普通混凝土360 d龄期内强度实测曲线拟合度较高,而与保温混凝土、再生保温混凝土强度曲线拟合度较低,哈尔滨工业大学王庆贺[17]的研究表明EC2可以准确预测再生混凝土长龄期抗压强度.由此可知,EC模型适用于普通混凝土、再生混凝土360 d龄期内强度预测,而对保温混凝土及再生保温混凝土360 d龄期内强度预测精度较低.
图5显示,在45 d龄期以前,EC2模型对再生保温混凝土强度预测精度较高,45 d之后再生保温混凝土强度的实测值与EC2模型预测值之间的差距显著,这是因为前期保温骨料吸收了大量水分,随着龄期增长不断释放水分,促进水化反应进一步发生从而提高了混凝土强度.因此,本文在EC2模型的基础上考虑了保温骨料影响系数,分龄期对EC2模型进行修正.
在本试验中,当龄期>45 d时,再生保温混凝土强度的实测值与EC2模型预测值之间的差距显著,因此,本文以45 d为界限修正该模型,修正后的预测公式如公式(4)所示.
上式中:fcm(t)为加载龄期为t时,混凝土立方体抗压强度平均值; s为水泥品种对混凝土抗压强度的影响系数,快硬高强型水泥,s=0.2; 普通快硬型水泥,s=0.25; 缓慢快硬型水泥,s=0.38; βcc(t)为龄期系数; t1为常数,t=1 d; fc,28为28 d混凝土立方体抗压强度平均; φa为保温骨料掺量对混凝土360 d龄期内强度的影响修正系数,a为保温骨料掺量
根据修正后的预测公式计算混凝土360 d龄期内强度值,不同配合比的混凝土的实测值与模型预测值的对比曲线如图6所示.
图6 试验实测值与EC2修正模型预测值
Fig.6 Test measured values and modified model predicted values
由图6可知,不同配比的混凝土360 d龄期内强度实测值曲线与修正后的模型预测值曲线表现出较高的拟合度.通过计算可知,RATIC-0的360 d龄期内强度实测曲线与修正后模型预测值曲线的线性回归判定系数为0.975,RATIC-50的线性回归判定系数为0.955,RATIC-100的线性回归判定系数为0.915,均大于0.9,表现出较强的相关性.由此可见,再生保温混凝土的360 d龄期内抗压强度可以通过本文提出的修正模型准确预测.