再生粗集料混凝土双变量强度公式研究

汪振双，崔正龙

（1.东北财经大学 投资工程管理学院，辽宁 大连 116025；2.辽宁工程技术大学 建筑工程学院，辽宁 阜新 123000）

混凝土是当今世界应用最为广泛的建筑材料.再生混凝土由于其本身具有低能耗、低消耗、无污染和可循环再生利用等特点，在实际工程中已得到较广应用，其意义毋庸置疑［1］.影响再生混凝土强度的因素很多，国内外学者在大量试验研究的基础上，提出了混凝土双变量强度公式.混凝土的双变量强度公式主要分为线性和非线性两类［2-3］.F.A.Cluokun［4］通过研究建立了混凝土多变量抗压强度公式.赵若鹏等［5］针对Ⅱ粉煤灰，通过回归的方法得出混凝土双变量抗压强度公式.张阿樱［6］通过二元线性回归分析建立了自密实混凝土双变量抗压强度公式.本文设计了16组混凝土配合比试验，同时考虑了粉煤灰再生混凝土的水胶比和粉煤灰掺量对混凝土28d抗压强度的影响，对粉煤灰再生混凝土双变量混凝土强度进行修正，以便在工程中进行推广和应用.

1 试 验

1.1 原材料

大连小野田P·Ⅱ42·5R 型普通硅酸盐水泥，水泥的物理力学性能如表1所示.砂子为天然河砂，细度模数2.41，密度为2.68g／cm3.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.再生粗集料的基本性质如表2所示.水为普通饮用水.

表1 水泥的物理力学性能Table 1 Mechanical properties of cement

表2 再生粗集料的基本性质Table 2 Basic properties of recycled coarse aggregate

1.2 配合比

粉煤灰采用内掺法，等量取代水泥，按照《普通混凝土力学性能试验方法（GB／T 50081—2002）》对再生粗集料混凝土28d抗压强度进行测试.再生粗集料混凝土的配合比和28d抗压强度试验结果如表3所示.

从表3粉煤灰再生粗集料混凝土抗压强度的试验结果中可以看出，当水胶比为0.60时，粉煤灰掺量为0时，再生粗集料混凝土的强度为23.2 MPa；当水胶比为0.55，粉煤灰掺量为0时，再生粗集料混凝土的强度为26.4 MPa；当水胶比为0.50，粉煤灰掺量为0时，再生粗集料混凝土的强度为28.2MPa；当水胶比为0.45，粉煤灰掺量为0时，再生粗集料混凝土的强度为36.8MPa.当水胶比为0.60，粉煤灰掺量为10%时，再生粗集料混凝土的强度为22.8 MPa；粉煤灰掺量为20%时，再生粗集料混凝土的强度为22.2MPa；粉煤灰掺量为30%时，再生粗集料混凝土的强度为21.6MPa.因此，可以看出粉煤灰再生粗集料混凝土28d的抗压强度不仅与混凝土的水胶比有关，而且还和混凝土配合比中粉煤灰的掺量有关.可以看出，粉煤灰再生粗集料混凝土28d的抗压强度随着水胶比的减小而增大，随着粉煤灰掺量的增加而减小.

表3 混凝土的配合比Table 3 Mixing proportion of concrete

2 混凝土双变量强度公式

杨钱荣等［1-2］通过商品混凝土搅拌站采集粉煤灰混凝土配合比数据，建立了混凝土强度与水胶比和粉煤灰掺量的双变量线性强度公式和非线性强度公式.

式中，fc为混凝土强度，MPa；ωF为粉煤灰掺量，%；（C＋F）／W为胶水比；a，b，d为系数.

2.1 双变量线性强度公式

利用混凝土双变量强度公式1对试验数据进行回归分析：

式中，fc为混凝土强度，MPa；ωF为粉煤灰掺量，%；（C＋F）／W为胶水比.公式（3）的方差分析结果如表4所示.

表4 方差分析Table 4 Analysis of variance

2.2 双变量非线性强度公式

利用混凝土双变量强度公式（2）对试验数据进行回归分析：

式中，fc为混凝土强度，MPa；ωF为粉煤灰掺量，%；（C＋F）／W为胶水比.公式（4）的方差分析结果如表5所示.

式（3）的相关系数为0.902，式（4）的相关系数为0.915.由此可知，混凝土双变量线性和非线性强度公式的精度较高.在混凝土配合比设计时，为了简化计算可以采用式（3）进行再生混凝土的设计和强度预测.

表5 方差分析Table 5 Analysis of variance

3 结 语

再生粗集料混凝土28d的抗压强度随着水胶比的减小而增大，随着粉煤灰掺量的增加而减小.在混凝土双变量强度公式的基础上，对16组再生混凝土试验结果进行回归计算，建立了再生粗集料混凝土线性和非线性双变量强度公式.研究结果有助于再生粗集料混凝土的设计和强度预测.

［1］崔正龙，庄宇，汪振双.再生骨料混凝土干燥收缩裂缝试验［J］.四川大学学报：工程科学版，2010，42（5）：160-163.（Cui Zhenglong，Zhuang Yu，Wang Zhenshuang.Study on Drying-Shrinking Crack of Recycled Aggregate Concrete［J］.Journal of Sichuan University：Engineering Science Edition，2010，42（5）：160-163.）

［2］沈旦申.粉煤灰混凝土［M］.北京：中国铁道出版社，1989.（Shen Danshen.Fly Ash Concrete［M］.Beijing：China Railway Publishing House，1989.）

［3］杨钱荣，吴学礼，张凌翼.粉煤灰混凝土的双变量强度公式［J］.建筑材料学报，2002（2）：186-189.（Yang Qianrong，Wu Xueli，Zhang Lingyi.Two Variable Strength Formula of Fly Ash Concrete［J］.Journal of Building Materials，2002（2）：186-189.）

［4］Cluokun F A.Fly Ash Concrete Mix Design and the Water-Cement Ratio Law［J］.ACI Materials Journal，1994：362-371.

［5］赵若鹏，刘元鹤，郭自力.掺粉煤灰混凝土强度的研究［J］.混凝土，1995（3）：42-48.（Zhao Ruopeng，Liu Yuanhe，Guo Zili.Research on Fly Ash Concrete Strength［J］.Concrete，1995（3）：42-48.）

［6］张阿樱.自密实混凝土双变量强度公式［J］.低温建筑技术，2008（6）：24-26.（Zhang Aying.Dual Variable Strength Formula for Selfcompacting Concrete［J］.Low Temperature Architecture Technology，2008（6）：24-26.）