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再生混凝土早龄期拉伸徐变试验研究

更新时间:2009-03-28

再生混凝土是指全部或部分使用再生骨料制备而成的混凝土,因其有利于节约资源、保护环境和促进可持续发展而具有广阔的发展前景[1].再生粗骨料附着的旧水泥砂浆使再生混凝土的裂纹较普通混凝土多,孔隙率和吸水率高,界面过渡区薄弱[2-4],导致其体积稳定性差.研究[5-8]显示,再生混凝土收缩变形值比普通混凝土大11%~70%,更易发生早龄期开裂.当混凝土早龄期体积变化受约束形成的拉应力达到其此时的极限拉应力时便产生裂缝.在此过程中,混凝土早龄期的拉伸徐变性能至关重要,原因在于其早龄期拉伸徐变可大幅度缓解拉应力,有效延缓开裂[9-10].目前,对再生混凝土早龄期拉伸徐变性能的研究极少.为掌握再生混凝土抗裂特性,有必要对其拉伸徐变性能进行研究.

本文通过再生混凝土早龄期拉伸徐变试验,揭示了再生粗骨料取代率、矿物掺和料掺量对其早龄期拉伸徐变度的影响,并对M-Burgers徐变预测模型进行修正,建立了适用于再生混凝土早龄期拉伸徐变度的预测模型.

1 试验

1.1 原材料

水泥(C)采用42.5普通硅酸盐水泥,比表面积为372m2/kg;粉煤灰(FA)为Ⅱ级粉煤灰,比表面积为442m2/kg; 矿渣(GGBS)为S95级粒化高炉矿渣微粉,比表面积为411m2/kg.胶凝材料的化学组成见表1.

 

表1 胶凝材料的化学组成

 

Table 1 Chemical compositions of cementitious materials w/%

  

CementitiousmaterialSiO2CaOAl2O3Fe2O3SO3MgOK2OTiO2MnOP2O3Clf-CaOILC23.3758.715.572.752.351.781.000.290.100.010.020.893.50FA46.875.7933.406.210.351.220.020.342.19GGBS35.4335.3916.770.840.201.950.010.98

天然粗骨料(NCA)为5~20mm连续级配的花岗岩碎石,满足GB/T 14685—2011《建设用卵石、碎石》要求;细骨料(S)采用河砂,细度模数为2.26,表观密度为2630kg/m3.减水剂(SP)为聚羧酸减水剂,其中SP1的减水率(质量分数)为25%,SP2的减水率为18%.

再生粗骨料(RCA)取自某省级干线公路拆除后的废混凝土,强度等级C18,使用年限已达18a,破碎筛分成5~20mm连续级配,其性能满足GB/T 25177—2010《混凝土用再生粗骨料》要求.再生粗骨料及天然粗骨料性能比较见表2.

 

表2 再生粗骨料与天然粗骨料的性能指标

 

Table 2 Property index of recycled coarse aggregates and natural coarse aggregates

  

ItemNCARCALimitofrecycledcoarseaggregateforconcrete(GB/T25177—2010)Density/(kg·m-3)Apparent26922506≥2450(gradeⅠ)Bulk13761302Waterabsorption/%10min0.94.930min1.05.61440min1.16.1≤8.0(gradeⅢ) Voidage/%4451≤53(gradeⅢ) Crushindex/%813≤20(gradeⅡ) Elongatedandflakyparticle41≤10(gradeⅠ)

1.2 混凝土配合比及基本力学性能

依据JGJ 55—2011《普通混凝土配合比设计规程》、CECS 207:2006《高性能混凝土应用技术规程》及DG/T J08—2018—2007《再生混凝土应用技术规程》进行配合比设计,其中水胶比(质量比)为0.4,砂率(质量分数)为38%,混凝土配合比及基本力学性能见表3,表中NC为普通混凝土,RAC50,RAC70,RAC100分别表示再生粗骨料取代率(质量分数)为50%,70%,100%的再生混凝土,F,S后面的数字分别代表粉煤灰或矿渣取代水泥的质量分数.

旅游专业是一门实践性较强的学科,教师更要关注学生的实际操作能力,不能只教授他们文化知识,而不让其进行亲身体验,否则就会造成纸上谈兵的教育现象。

1.3 再生混凝土搅拌工艺

依据前期再生粗骨料强化预处理试验结果[11],采用二次搅拌工艺制备再生混凝土:先将全部胶凝材料、外加剂和1/2水加入搅拌机中搅拌60s,接着加入粗骨料搅拌90s,最后加入河砂和剩余1/2水搅拌60s,出料并制成试件.

1.4 单轴拉伸徐变试验

单轴拉伸徐变试件参考GB/T 50082—2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》中关于混凝土压缩徐变的规定进行.试件为100mm×100mm×400mm棱柱体,浇筑成型后在标准养护室内养护至22h脱模,24h后进行拉伸试验,同时测试混凝土立方体劈裂抗拉强度.实验室恒温恒湿,环境温度为(20±2) ℃,相对湿度为(60±5)%.由拉伸试验测得的试件变形扣除对照试件收缩变形得到试件拉伸徐变变形.同时,为区分基本徐变和干燥徐变,将每组试件分为密封试件(基本徐变)和不密封试件(总徐变),并置于同一拉伸装置中进行试验.密封试件在混凝土脱模后进行表面涂蜡和包膜双重处理.

 

表3 混凝土配合比及基本力学性能

 

Table 3 Mix proportions and mechanical properties of concretes

  

CodeMixproportion/(kg·m-3)CFAGGBSRCANCASWSP1SP2Slump/mm14dcubecompressivestrength/MPa28dcubecompressivestrength/MPa28delasticmodulus/GPaNC-F40270.00180.00001091.00669.00180.003.6023042.450.344.1RAC50-F40270.00180.000546.00546.00669.00180.004.0520039.146.137.2RAC70-F40270.00180.000764.00327.00669.00180.008.1020536.640.235.0RAC100-F40270.00180.0001091.000669.00180.004.2819032.741.532.2NC450.000001091.00669.00180.008.1020550.855.650.3RAC70450.0000764.00327.00669.00180.009.0021044.348.442.8RAC70-F30315.00135.000764.00327.00669.00180.008.1019539.743.337.4RAC70-F50225.00225.000764.00327.00669.00180.007.2020535.436.429.9RAC70-F60180.00270.000764.00327.00669.00180.007.2021031.233.827.3RAC70-F15-S15315.0068.0068.00764.00327.00669.00180.008.1019041.745.639.3RAC70-F20-S20270.0090.0090.00764.00327.00669.00180.008.1019040.642.538.6RAC70-F25-S25225.00113.00113.00764.00327.00669.00180.007.6521033.739.836.4RAC70-F30-S30180.00135.00135.00764.00327.00669.00180.007.2019032.437.733.9

拉伸徐变加载装置参照文献[12]设计,如图1所示.通过旋紧杆件端部的螺栓对试件进行拉伸.拉伸前,测得试件1d时的劈裂抗拉强度,并以此为依据通过LTR-1型拉压力传感器将持荷应力比控制为0.3.试件的变形通过粘贴于2个侧面中部的BX120-100AA型电阻应变片进行测量.在试验过程中,为防止混凝土体积变化和试验装置变形对施加荷载的影响,定期对试件持荷状况进行检查、调整.

  

图1 单轴拉伸徐变试验装置Fig.1 Uniaxial tensile creep test apparatus

为使试验结果具有可比性,按式(1)将试件拉伸徐变换算成拉伸徐变度.

 

(1)

式中:Csp(t,t0)为试件由t0时刻加载至t时刻的拉伸徐变度;εc(t,t0)为试件由t0时刻加载至t时刻的拉伸徐变;σ0为混凝土t0时刻的持荷应力.

2 拉伸徐变试验结果分析

2.1 再生粗骨料取代率对再生混凝土拉伸徐变度的影响

再生粗骨料取代率对再生混凝土拉伸徐变度和基本徐变度的影响分别见图2,3.由图2,3可见,再生混凝土拉伸徐变度的增长规律与普通混凝土一致,呈现早期发展迅速、后期发展减缓并趋于稳定的趋势,而且再生混凝土拉伸徐变度随再生粗骨料取代率的增加而增大.持荷14d时,50%~ 100%再生粗骨料取代率的再生混凝土较对照组混凝土拉伸徐变度增长8%~31%,基本徐变度增长7%~23%.原因在于砂浆是混凝土产生徐变的组分,粗骨料是约束砂浆徐变的组分[13-14],再生粗骨料表面附着旧砂浆,用其取代天然粗骨料后,造成再生混凝土中的砂浆增多,天然粗骨料减少,从而使徐变增大.此外,再生混凝土存在多重界面,微观结构复杂,再生粗骨料的损伤和微裂缝会导致界面过渡区薄弱[1],使其在拉伸时更易产生变形.

选取西宁市36年生不同密度的油松纯林,各林分的海拔、坡向、坡位、坡度等基本一致,抚育措施基本相同。在不同密度林地内设3个具有代表性的样地(20 m×20 m),测定样方内油松的生长状况。

  

图2 再生粗骨料取代率对再生混凝土拉伸徐变度的影响Fig.2 Influence of recycled coarse aggregate replacement rates on total tensile creep of recycled concrete

  

图3 再生粗骨料取代率对再生混凝土基本徐变度的影响Fig.3 Influence of recycled coarse aggregate replacement rates on basic tensile creep of recycled concrete

2.2 矿物掺和料对再生混凝土拉伸徐变度的影响

掺粉煤灰及复掺粉煤灰+矿渣对再生混凝土拉伸徐变度的影响分别见图4~7.由图4~7可见,再生混凝土拉伸徐变度随粉煤灰掺量的增加而增大,持荷14d时,掺30%~60%粉煤灰的再生混凝土拉伸徐变度和基本徐变度较对照组混凝土增长8%~32%.再生混凝土拉伸徐变度随粉煤灰+矿渣复掺量的增加而增大,但与单掺同等掺量的粉煤灰再生混凝土相比,增加幅度减小,持荷14d时,复掺30%~ 60%粉煤灰+矿渣的再生混凝土拉伸徐变度较对照组混凝土增长3%~22%,基本徐变度增长2%~21%.原因在于粉煤灰活性低于水泥,掺粉煤灰导致再生混凝土早期强度低且增长缓慢,从而使粉煤灰掺量大的再生混凝土拉伸徐变度增大.由于粉煤灰+矿渣复掺能提高再生混凝土的密实度,且矿渣的活性大于粉煤灰,强度增长较快,所以复掺粉煤灰+矿渣的再生混凝土拉伸徐变度小于单掺同等掺量粉煤灰的再生混凝土.

  

图4 粉煤灰对再生混凝土拉伸徐变度的影响Fig.4 Influence of fly ash on total tensile creep of recycled concrete

  

图5 粉煤灰对再生混凝土基本徐变度的影响Fig.5 Influence of fly ash on basic tensile creep of recycled concrete

  

图6 粉煤灰+矿渣复掺对再生混凝土拉伸徐变度的影响Fig.6 Influence of fly ash and slag on total tensile creep of recycled concrete

  

图7 粉煤灰+矿渣复掺对再生混凝土基本徐变度的影响Fig.7 Influence of fly ash and slag on basic tensile creep of recycled concrete

3 再生混凝土拉伸徐变度预测模型

对混凝土拉伸徐变度进行预测的模型有ACI 209R-92模型、B3模型、CEB MC90-99模型和GL2000模型[15].NC,RAC70组试件拉伸徐变度试验值与模型预测值对比分别见图8,9.由图8,9可见,各预测模型对普通混凝土和再生混凝土早龄期拉伸徐变度预测的可靠性较差.

  

图8 NC组试件拉伸徐变度试验值与模型预测值对比Fig.8 Comparison between experiment values of NC and predicted values of model

  

图9 RAC70组试件拉伸徐变度试验值与模型预测值对比Fig.9 Comparison between experiment values of RAC70 and predicted values of model

Burgers徐变预测模型由基本流变模型中的Kelvin模型与Maxwell模型串联组成[16],见图10.在Burgers徐变预测模型中混凝土的整体骨架(骨料及水泥浆体构成)由Maxwell模型中的弹性元件表示,其产生的变形为弹性应变εe,而混凝土中的水泥浆体由Kelvin模型及Maxwell模型中的黏性元件表示,其产生的变形为徐变.t0时刻在应力σ作用下Burgers徐变预测模型将产生瞬时弹性应变,此后Maxwell模型中的黏性元件产生黏性流动应变εd,Kelvin模型则产生受弹性元件约束的应变εk.t1时刻卸载后,εe立即恢复,εd不可恢复,εk则逐渐恢复.Burgers徐变预测模型的变形响应见图11.试件的总应变εtotal为:

宴姝的家乡江苏省南通市建有中国最早的博物馆——南通博物馆,幼时那便是宴姝走进历史、看向世界的窗口。后来,每去一处旅游,宴姝的父亲都不惜花上半天的时间排队,带她去当地的博物馆看一看。

εtotal=εe+εd+εk

(2)

  

图10 Burgers徐变预测模型Fig.10 Composition of Burgers model

  

图11 Burgers徐变预测模型应变响应Fig.11 Deformation response of Burgers model

由应力-应变关系得到:

 

(3)

式中:EMEK分别为Maxwell模型和Kelvin模型中弹性元件的弹性系数;ηMηK分别为Maxwell模型和Kelvin模型中黏性元件的黏性系数.

高中化学不仅要求学生掌握基本化学理论,还要求学生能在理论基础上加以实验,因此化学实验的地位不容小觑.在化学实验中,对于学生的动手能力和理解能力都有一定的要求,其中部分危险的化学药品更是需要学生自觉遵守使用规则,才能保证指导教师和学生的人身安全,所以在实验过程中对学生的自我管理意识有着高标准.学生在实验过程中,自我管理不仅限于实验操作管理,还在于对生命尊重、严谨的意识管理.对此教师在化学实验中应以身作则,向学生宣扬自我管理能力的重要性.

为更加合理地反映混凝土特性随时间变化的实际情况,以便更有效预测早龄期混凝土拉伸徐变度,对Burgers预测模型进行如下修正[17-18]

融入语境设想,让学生有更多对话文本的机会。如在《天游峰的扫路人》教学中,针对天游峰的奇特景象,不妨建议学生思考:如果你在游览天游峰的时候,见到了这些扫路人,你想与他们畅谈什么呢?很显然,这样的开放性话题,让学生能够有更多自我对话文本的机会,能够让他们在主动融入文本中形成更多的深刻感知。很多同学在设想中认为,自己真想与扫路人一起扫路,体验其中的生活,感受他们的艰辛。有的同学说,扫路人每日登山不是为了赏风景,而是专门寻找败笔,我们游客应该换位思考,不能再随手乱丢垃圾。有的同学说,阅读了此文,让自己感受到劳动最伟大,只有尊重别人的劳动果实,才能收到别人的尊重,等等。

ηM=α1eα2(t-t0)

(4)

ηK=β1EK(t-t0)β2

(5)

式(4),(5)中:α1为修正Maxwell模型中加载时混凝土的初始黏性参数;α2为修正Maxwell模型中影响黏性系数增长速率的参数;β1β2均为修正Kelvin模型中影响延迟时间增长速率的参数.

综上,经过推导,可得修正后的再生混凝土早龄期拉伸徐变度Burgers预测模型(以下简称M-Burgers徐变预测模型),即:

 
 

(6)

M-Burgers徐变预测模型并未考虑干燥因素,所以该模型只适用于混凝土早龄期基本徐变度预测.根据文献[12],可取β1=0.890,β2=0.500,其余参数依据NC组试件试验结果拟合确定.经拟合,α1=0.098,α2=0.848,EK=0.094,相关系数R2为0.971,结果见图12.由图12可见,M-Burgers徐变预测模型的拟合精度较高.

  

图12 NC组试件的拟合结果Fig.12 Fitting result of NC

将确定参数后的M-Burgers徐变预测模型计算值与NC组以外的其余各组试件早龄期基本徐变度的试验值进行比较,结果显示徐变预测值与试验值仍存在较大偏差.这是因为再生粗骨料取代率和矿物掺和料对混凝土拉伸徐变存在影响.据此,基于M-Burgers徐变预测模型分别引入考虑再生粗骨料取代率、粉煤灰掺量、粉煤灰+矿渣复掺量对再生混凝土早龄期基本徐变度影响的参数RrRfRfs,这时掺入粉煤灰的再生混凝土早龄期基本徐变度的M-Burgers预测模型修正为:

(7)

复掺粉煤灰+矿渣的再生混凝土早龄期基本徐变度的M-Burgers预测模型修正为:

(8)

根据拟合分析,RrRfRfs的取值及式(7),(8)拟合结果见表4.由表4可见,各试件的拟合结果良好,且14d的残差百分比均在10%内,表明修正后的M-Burgers徐变预测模型能较好预测再生混凝土早龄期的基本徐变度.通过RrRfRfs取值与再生粗骨料取代率(wr)、粉煤灰掺量(wf)、粉煤灰+矿渣复掺量(wfs)之间的关系,进一步拟合分析可得RrRfRfs的计算式为:

 

(9)

 

表4 RrRfRfs取值及式(7),(8)拟合结果

 

Table 4 Parameter values and indicators of fitting results

  

CodeRrRfRfsR2Percentageof14dresidueerror/%NC-F400.1770.8814RAC50-F400.01480.1770.9309RAC70-F400.05730.1770.9308RAC100-F400.16900.1770.9379NC0.9715RAC700.057300.9495RAC70-F300.05730.0730.9436RAC70-F500.05730.2420.9167RAC70-F600.05730.3130.9216RAC70-F15-S150.05730.0170.9495RA70C-F20-S200.05730.0370.9397RAC70-F25-S250.05730.1540.9278RAC70-F30-S300.05730.1950.8896

4 结论

(1)再生混凝土拉伸徐变度随持荷时间的变化规律与普通混凝土一致,呈早期发展迅速、后期发展减缓并趋于稳定的趋势.再生混凝土拉伸徐变度随再生粗骨料取代率的增加而增大,再生粗骨料取代率50%~100%时,其拉伸徐变度较普通混凝土增加8%~31%.

(2)再生混凝土拉伸徐变度随粉煤灰掺量、粉煤灰+矿渣复掺量的增加而增大,掺30%~60%粉煤灰的再生混凝土拉伸徐变度增加8%~32%,复掺30%~60%粉煤灰+矿渣的再生混凝土拉伸徐变度增加3%~22%.掺粉煤灰或复掺粉煤灰+矿渣可增加再生混凝土的拉伸徐变度,从而延缓混凝土裂缝产生.

XIAO Jianzhuang.Recycled concrete[M].Beijing:China Architecture & Building Press,2008:5-7.(in Chinese)

参考文献

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(3)考虑再生粗骨料取代率和矿物掺和料对再生混凝土拉伸徐变度的影响,引入修正系数对M-Burgers徐变预测模型进行修正,修正后的M-Burgers徐变预测模型能较好预测再生混凝土的基本徐变度.

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昨日下午,公事堆积得很多。到了四点钟,看看外面雨还是很大,便独自留下在公事房里,想索性再办了几桩,一来省得明天要更多地积起来,二来也借此避雨,等它小一些再走。这样地竟逗留到六点钟,雨早已止了。

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中国古老月季对改良现代月季连续开花的性状起到了重要作用,但其起源及驯化的遗传基础尚未明确,重要开花整合子FT基因在不同蔷薇类群中的变异规律及其与蔷薇种群演化之间的关系尚未明确。本研究从73个二倍体蔷薇中克隆了FT同源基因并对其编码区序列多态性进行分析,通过揭示其变异规律,以期为探明不同蔷薇类群间的演变关系以及中国古老月季的起源与驯化的遗传机制研究提供理论依据。

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在外部沟通协调方面,乡镇政府可以通过召开联席会议等类似的方式加强财政部门、审计部门以及纪检监察部门之间沟通和协调,建立联合制定计划和检查工作的机制,实现资源共享、信息共享,三个部门之间实现“零阻碍”,从而使三个部门联合为一个整体,形成监管合力,不仅有利于维护乡镇政府财政监督的权威,保障财政资金监管工作的顺利进行,而且也有利于加强乡镇政府财政资金的监督力度,防止贪污腐败、违纪违规现象的产生,营造一种良好的氛围,有利于提高乡镇财政资金监管的水平。

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老年教育属于服务型、社会性教育,对老年人的管理也是以人为本,本着关心、关爱和尊重老人的基本原则,最大限度满足老年人对兴趣爱好和教育内容的需要。老年大学和教育机构尽力为老年人提供便利舒适的教育环境,悉心、耐心、周到地为老年人提供优质和满意的服务。比如,将有共同爱好的老年人集中起来,互相交流沟通,找到精神的寄托,让老年人的子女安心工作,也填补了老年人因子女不在身边而牵挂思念的空闲时间,对于建立幸福家庭,发展社会文化事业起到了积极的作用[3]。

在我国测绘地理信息技术已跻身国际先进行列的今天,在“一带一路”倡议遍地开花的关键时刻,将我国相对先进而完善的测绘标准体系和地理信息标准体系覆盖到周边国家,为其开展基础设施建设是一项重要而紧迫的工作任务。我们应抓住时机,尽快完成相关可行性研究,形成报告;另外,由上级部门出面,组成协调规划小组,抽调各专业人员,尽快完成相关测绘地理信息标准的翻译、分析工作,为实现测绘地理信息标准、技术、装备和服务“走出去”的战略目标奠定基础。

 
罗素蓉,叶世昌,黄海生
《建筑材料学报》 2018年第02期
《建筑材料学报》2018年第02期文献

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