自密实再生混凝土梁冻融后性能试验研究★

2014-06-06张桐銘时广鹏何艺江贾艳东

山西建筑 2014年16期

张桐銘时广鹏何艺江贾艳东

(辽宁工业大学土木建筑工程学院，辽宁锦州 121001)

随着城市化进程的加快，城市改造和建筑工业的迅速发展，作为主要建筑材料的混凝土正以惊人的速度消耗着天然骨料。与此同时，一些老旧建筑物、构筑物、城市基础设施的老化和服务年限到期，使得越来越多的土木工程建设项目报废拆除，而产生大量的建筑拆除废料和垃圾，由此造成诸多不良后果［1］。

所谓再生混凝土，就是将废弃的混凝土块经破碎、筛分、净化后按一定比例混合形成再生骨料，然后利用其部分或全部替代天然骨料配制而成的混凝土。再生混凝土是一种绿色生态混凝土，具有十分明显的环境效益、经济效益和社会效益［2，3］。再生骨料按照粒径的大小分为再生粗骨料(粒径大于5 mm)和再生细骨料(粒径为0.16 mm～5 mm)。完全满足世界环境组织提出的“绿色”的三大含义:1)节约资源、能源;2)不破坏环境，更有利于环境;3)可持续发展，既可满足当代人的需要，又不危害后代人。

目前国内外对于自密实再生混凝土构件研究得还比较少，若对于自密实再生混凝土构件及其性能有更进一步的研究、使用之后，必将减少建筑垃圾，带来良好的经济和社会效益。

1 试验概况

1.1 试件设计

本次试验共制作12个尺寸为150 mm×150 mm×150 mm的立方体试件以及2根长1.5 m，截面150 mm×200 mm的自密实混凝土梁(L-1(N)为自密实再生混凝土梁(试块)，L-2(R)为自密实天然混凝土梁(试块))为研究对象，混凝土粗骨料采用粒径5 mm～20 mm连续级配，水泥为渤海牌42.5级普通硅酸盐水泥，细骨料为Ⅱ区中砂，水采用自来水。试件的基本尺寸参数见表1。

表1 试件的基本尺寸参数

1.2 材料性能

混凝土按照C30强度等级设计［4］，混凝土各用料特征见表2，钢筋采用HRB400，其主要力学性能见表3，配合比见表4，浇筑后室内洒水养护(137，112)d，实测强度见表5。

表2 混凝土各用料特征

表3 钢筋主要力学性能

1.3 试件制作及冻融

按预定尺寸加工模板，注意模板质量。浇筑混凝土时，需要不断插捣混凝土。浇筑完成后，清理试件外壁，并对试件进行室内养护。图1为制作的梁。L-1养护137 d，L-2养护112 d后，对两根梁及立方体试块放在冻融箱进行冻融，温度条件为(-20℃～5℃)，冻融循环100次，最后贴应变片进行各类数据采集通道线的连接，进行试验。

表4 混凝土配合比

表5 混凝土实测强度

图1 梁制作

1.4 试验加载及量测

加载试验在校结构实验室5 000 kN压剪试验机上进行。试件加载由微机控制，加载分两个阶段，第一阶段即荷载达到试件计算极限荷载70%前采用分级加载，之后采用连续加载，加载速度0.8 kN/s持荷90 s。每个试件跨中一侧布置四处应变片，试件两侧分别布置两个纵向位移传感器，并通过数据采集系统自动记录、量测，如图2所示。

图2 加载量测系统

2 试验现象

试验过程中两试件的宏观破坏现象有相似之处:加载初期试件处于弹性阶段，无明显变形;随着荷载进一步增加，可以看出试件逐渐变形，L-1加载到42 kN时出现微裂缝，加载到53 kN时裂缝间距106 mm;随着荷载继续增加，达到极限荷载120.4 kN，梁破坏;L-2加载到33 kN时出现微裂缝，加载到47 kN时裂缝间距95 mm，最大承载力为110.2 kN。试件的破坏形态见图3。