粉煤灰再生混凝土抗压强度计算模型

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发布时间：2021-09-12

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粉煤灰再生混凝土抗压强度计算模型
焦玉麟，汪振双
(1．铁道第三勘察设计院集团有限公司城市轨道交通设计研究分院，天津300251
2．东北财经大学投资工程管理学院。辽宁大连1 16025)
【摘要】随着再生粗集料混凝土研究的不断深入，现有的粉煤灰再生粗集料混凝土抗压强度计算模型，没
有考虑粉煤灰的胶凝作用，存在一定的缺陷和不足。在粉煤灰胶凝系数概念的基础上，通过16组粉煤灰再生粗集
料混凝土28d抗压强度试验结果的研究，分析了真实水胶比和广义砂率对粉煤灰再生粗集料混凝土抗压强度的影
响。参考已有的研究结果，利用多元回归计算建立了以水泥强度，真实水胶比和广义砂率为基础的粉煤灰再生粗
集料混凝土抗压强度计算模型，为粉煤灰再生粗集料混凝土基本力学系能的研究提供参考。
【关键词】再生粗集料混凝土；粉煤灰；抗压强度；模型
【中图分类号】TU528．2 【文献标识码】 B 【文章编号】 1001—6864(2015)03—0001—03
近年来，再生混凝土材料由于其本身具有低消耗、低能
耗、无污染和可循环再生利用等特点，在地铁工程中应用越
来越广泛，具有重要的工程意义和推广价值⋯ 。粉煤灰是
现代混凝土中不可缺少的组分，随着人们对再生粗集料和
粉煤灰认识的不断深入，其在在再生粗集料混凝土中的掺
量逐步提高。因此，过去混凝土的一些抗压强度公式具有
明显的局限性。最早的水泥混凝土强度公式是1918年
Abram建立的抗压强度与水胶比的关系。1967年，英国
Smith提出了粉煤灰胶凝因子概念，建立了等效水灰比的公
式。这样，可以通过普通混凝土的强度公式预测出一定龄
期粉煤灰混凝土的抗压强度』。目前，国内外设计采用的
由Bolomey公式改进的强度公式。后来，美国Popvics考
虑了混凝土中粉煤灰的掺量，对Bolomey公式进行了改进。
随着人们对粉煤灰认识的不断完善，粉煤灰在混凝土中的
掺量不断提高，粉煤灰已成为现代混凝土中一个独立的组
分，提出了粉煤灰混凝土双变量强度公式模型。通过前人
的研究可知，混凝土的双变量强度可分为线性双变量强度
公式和非线性双变量强度公式两类 J。国外学者Clu—
okun 通过大量试验建立了混凝土多变量线性抗压强度公
式。我国学者赵若鹏等将Ⅱ粉煤灰材料掺入到混凝土
中，采用回归的方法建立混凝土28d双变量抗压强度公式。
张阿樱通过对自密实混凝土28d抗压强度的统计分析，
建立了自密实混凝土双变量抗压强度公式。尚连飞在粉
煤灰强度效应因子的基础上，考虑粉煤灰的活性指数、掺
量、水胶比和龄期等因素，建立了粉煤灰混凝土抗压强度动
态模型。王立久提出粉煤灰胶凝系数概念，提出以水胶
比和灰胶比为强度理论公式。文中设计了16组粉煤灰再生
粗集料混凝土配合比试验，结合粉煤灰胶凝系数概念，建立
水泥强度真实水胶比和广义砂率的再生粗集料混凝土抗压
强度计算模型，为再生粗集料混凝土的基本力学性能研究
奠定基础，以便在工程中进行推广和应用。
1 胶凝系数
研究表明，矿物掺合料在混凝土中具有形态效应、活性
效应和微集料效应。由现代混凝土的强度理论可知，混凝
土的强度并不是完全靠水泥石提供，混凝土中第六组分的
矿物掺合料的活性效应，对水泥石强度的提高也有贡献。
为了准确描述矿物掺和料的形态效应、活性效应和微集料
效应，大连理工大学王立久提出了矿物掺合料胶凝系数／3
的概念。在混凝土配合比设计中，单位体积混凝土中掺入
质量为F份的掺合料，达到规定的龄期时，其中有口F份矿
物掺和料起到胶凝材料的作用，而剩下的(1一JB)F份掺合
料在混凝土中则起到微集料填充作用。参照国内外研究进
展，矿物掺合料的胶凝系数口主要取决于矿物掺合料自身的
性能。王立久教授认为粉煤灰的胶凝系数与粉煤灰的细
度，烧失量和需水量有关，建立了粉煤灰28d胶凝系数的数
学公式。JGJ55—2011《普通混凝土配合比设计规程》中，粉
煤灰和粒化高炉矿渣的影响系数也就是掺合料胶凝材料系
数的概念，当无试验资料和结果时，按规范中规定的取值。
2 试验
(1) 原材料。大连小野田P·Ⅱ42·5R型普通硅酸
盐水泥。砂子为天然河砂，细度模数2．41，密度为2．68 g／
cm 。实验用再生粗集料是来自某办公楼拆迁时产生的废
弃混凝土(钻芯取样混凝土抗压强度为28．3MPa)，经破碎、
筛分和组配后再生粗骨料的最大粒径控制在25mm，表观密
度2．64 g／cm ，堆积密度1．49 g／cm ，吸水率6．08％，压碎指
标15％。水为普通饮用水。
(2) 配合比。粉煤灰采用内掺法，等量取代水泥，水
胶比为0．45，0．50，0．55和0．60，粉煤灰取代量为0％，
10％，20％和30％。按GB／T 50081—2002(普通混凝土力
学性能试验方法》对再生粗集料混凝土28d抗压强度测试。
3 试验结果分析
(1) 粉煤灰掺量影响。从图1和图2试验结果可看