再生陶瓷粗骨料混凝土碳化后力学性能试验研究

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1、第45卷第12期人民长江Vo1．45，No．122014年6月YangtzeRiverJune，2014文章编号：1001—4179(2014)12—0089—04再生陶瓷粗骨料混凝土碳化后力学性能试验研究刘洋，曾志兴。，万超4，王刚，蔡国军(1．成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室，四川成都610059；2．重庆大学土木工程学院，重庆400044；3．华侨大学土木工程学院，福建泉州362021；4．深圳市华阳国际工程设计有限公司，广东深圳518038)摘要：利用再生陶瓷粗骨料以0，25％，50％，75％和100％等

2、质量替代天然粗骨料，配制再生陶瓷混凝土(RCAC)试块进行碳化后的力学性能试验。研究表明：抗压强度随碳化时间小幅度增加，破坏形态和未碳化试件类似；劈裂抗拉强度随着碳化时间延长而增加，抗折强度随着碳化龄期先减后增。随后根据试验数据并结合相关文献，利用统计回归的方法给出了劈拉强度及抗折强度的预测公式。关键词：碳化；力学性能；统计回归；再生陶瓷混凝土中图法分类号：TV43文献标志码：A利用废弃陶瓷作为混凝土骨料配置再生混凝土，100mm×400mm试块。可以有效减少环境污染，具有较好的经济效益及社会表1再生陶瓷骨料取代天然骨料的混凝土配合

3、比效益。目前，关于再生陶瓷混凝土及其耐久性的研究kg／m较少，碳化作为衡量耐久性的重要指标之一，能够很好地反映混凝土材料性能、物相结构和化学组分等变化与大气环境及时间的关系。因此，探讨再生陶瓷混凝土碳化后的物理、力学性能变化规律很有必要。1试验概况1．1试验原料及方法1．2扫描电镜(SEM)分析再生陶瓷粗骨料取废弃建筑陶瓷，粒径为5—20对碳化后的再生陶瓷混凝土表层颗粒进行SEMmm，表观密度为2380kg／m，堆积密度为分析，结果见图1。由图可知，碳化前后砂浆存在明显1210kg／m，空隙率．为49％，。为45％，压碎指标区别，碳

4、化后表层砂浆Ca(OH)转化为颗粒状Ca—为7．3％，24h对应的吸水率为2593％。天然粗骨料CO，包括不稳定的文石(一CaCO)和球型的方解石为粒径5～20mm的连续级配碎石；细骨料为天然河(0【一CaCO)，如图1(b)中砂浆表面网状物质所示。砂，细度模数为2．44，含水率为1．95％；水泥采用42．5MPa普通硅酸盐水泥；水为自来水，水水灰比为0．55。2力学性能试验具体配合比见表1(NC为普通混凝土，RC后面百分数为再生粗骨料取代率)。2．1立方体抗压强度试验试验方法参照文献[1]，碳化后抗压、劈拉强度试立方体试块被破坏时

5、较难形成对顶锥形体，且随验采用标准立方体试块；抗折强度试验采用100mmX着再生骨料取代率的增加趋于显著。试块受压破坏面收稿日期：2014—03—13基金项目：国家自然科学基金面上项目(41172327)；国家自然科学青年基金(41202209)作者简介：刘洋，男，助教，博士研究生，主要从事混凝土耐久性方面的研究。E—mail：ylbhu@163．eom第12期刘洋，等：再生陶瓷粗骨料混凝土碳化后力学性能试验研究91缝，裂缝一旦出现就迅速发展，试件属脆性破坏。范中州，关于标准立方体抗压强度与抗折强度之间的公式为CEB：。：0．81以

6、(4)ACI：=，0．54以(5)IS：456．f=0．7以(6)再生陶瓷混凝土碳化后的抗折强度与立方体抗压强度之间的比值与再生粗集料的取代率、表观密度有关，基于前文试验数据，综合公式(4)一(6)，利用统计回归的方法得到如下关系式图5劈裂抗拉强度与抗压强度的关系，r=0．53()(1+雨丽)2．3．1试验结果与分析(7)再生陶瓷混凝土碳化前标准28d抗折强度分别式中，．，为抗折强度，MPa；回归系数为0．9312。为：NC，4．O0MPa；RC25％，4．06MPa；RC50％，4．10图7给出了上述多项公式计算抗折和抗压强度的M

7、Pa；RC75％，4．04MPa；RC100％，3．80MPa。碳化关系曲线。由图7可知：CEB和IS456公式计算结果后抗折强度试验结果见图6(数据已考虑界面尺寸系偏高，ACI公式结果偏低，而公式(7)的计算结果与试数)。由图可知，经过3d碳化后再生陶瓷混凝土的抗验数据较吻合。故本文建议采用公式(7)来预测碳化折强度较未碳化28d强度略有增加，主要原因是：碳后再生陶瓷混凝土的抗折强度。化试件在60qC的环境下经48h烘干后，致使混凝土中氢氧化钙与二氧化碳反应生成水分的同时产生了不溶于水的碳酸钙，进而填充混凝土内部的孑L隙，改善了混

8、凝土的力学性能。再生陶瓷混凝土抗折强度随着碳化龄期先减后增，前期降低速度明显高于后期增长速度，曲线以7d为分界点。原因主要是正反两方面因素相互作用影响：①碳化反应生成的水分致使混凝土碳化层产生碳化收缩并对核心形成压应力，表面碳化层产生