莆田学院 土木工程学院 福建莆田 351100
摘要：传统的混凝土徐变预测模型在进行试验研究时，它所考虑的影响因素在一定程度上存在着差异性和局限性，不同规范之间相互差别较大，且试验证明一些影响系数不适用于再生混凝土试验数据。本文重点研究并构建新的混凝土徐变预测模型，将收集来的再生混凝土徐变的有关的一系列试验数据，通过引入再生混凝土的徐变的修正系数来对传统的混凝土模型进行修正，讨论分析最终结论的合理性与可行性并提出了再生混凝土徐变预测模型。验证结果表明，采用新的徐变预测模型能够提高再生混凝土徐变预测的精确度，从而体现了更好的适用性。
关键词：再生混凝土；再生粗骨料；徐变；预测模型
引言
建筑业作为我国现今不可或缺的主要产业之一，近年来的发展如火如荼，但随着旧建筑物，构筑物，道路，桥梁不断的翻修和改建，不断地带来大量的建筑垃圾，而这其中相当大比例垃圾是废弃了的混凝土。这些废弃的混凝土只有一小部分被重新利用，其余的大部分未经处理就被弃置或随意填埋，随着时间的推移不断地破坏环境的负荷量，给人们带来了许多的污染困扰。这如今的21世纪，我们面临着严重的建筑垃圾安置与二次利用问题，建筑垃圾所带来的困扰也不断增加。随着人们环保意识的增加，人们将面临着如何将建筑垃圾再次利用，从而实现资源的可循环利用，将是我们高度关注的一重大问题。
再生混凝土（RAC）是指利用废弃的混凝土通过破碎加工成再生集料物，从而替代混凝土中部分或全部的天然粗，细骨料，目的是将全部或大部分替代砂石，石灰等骨料并配制利用的一种新型混凝土，我们将它称为再生混凝土。为了更好的解决我国大面积的建筑垃圾，实现资源的可循环利用，生态的可持续发展，对再生混凝土进行有效、全面的研究和利用是非常有必要的。目前再生混凝土在国内的的应用还不够成熟，推广热度不够大，具体来说应该还只是处于试验，初步使用阶段。尽管国内外一些学者对于再生混凝土的性能其中包括抗渗性能，抗冻性，抗高温等方面做了不同层次的试验研究[文献1]，然而对于再生混凝土徐变方面的研究，因为实验室条件、试验时间、经费等相关因素的阻碍，导致与再生混凝土徐变相关的国内外研究文献较少，且结论都不一致。为此，本文将收集到的试验数据，以计算形式进行模型预测，研究在不同的再生粗骨料取代率下对于再生混凝土徐变的影响。
1、现有混凝土徐变模型
在长期荷载作用下，混凝土的应变随着时间的增长而持续发生变化的特征称为再生混凝土徐变。现有的研究报告指出，这是由于混凝土中天然骨料徐变程度极小，通过加大混凝土中集料的含量，徐变会发生减小。然而对于再生混凝土而言，因为再生混凝土粗骨料表明附着大量旧的水泥砂浆，由于在长期变形作用下对新拌制的水泥砂浆有着较弱的约束力。因此在相同配合比情况下，对于普通混凝土而言，再生混凝土中砂浆含量总是远远大于普通混凝土，最后导致再生混凝土的徐变情况相对对普通混凝土增大了20%~60%[文献2]。现有的混凝土徐变预测模型有CEB-FIP[文献3]模型、ACI.209R-92模型[文献4]和B3模型[文献5]等，而这大部分的模型所考虑的影响因素各有不同，它的计算精确度也大致不同。为了研究混凝土徐变模型对再生混凝土试验数据也具有适用性，我们将基于NC，RAC50将其中常用的预测模型进行计算验证，并做了相关对比。预测结果见下表图1，图2.
从结果可以看出，再生混凝土的徐变在（t-t0）处于短时刻内变化速度快，随着时间的增长而逐渐趋近平缓，当增大混凝土粗骨料取代率时，徐变度也加快。然而不同的预测模型所考虑的影响因素间存在着差异性与局限性，预测得出的结果总是与试验值之间存在着差异且不同的粗骨料取代率的变化情况不同。分析结果表明，由于再生混凝土表明附着废弃的水泥砂浆对于其性能相对天然骨料之间存在着较大的差异性。
由于B3模型更具有广泛普及的适用性，本次以RILEM B3[文献3]模型来研究。此次共采集了8组关于再生混凝土徐变试验数据结果[文献6]来验证在现有的混凝土徐变模型下预测再生混凝土徐变的适用性和可靠性，其中我们主要以NC，RAC50，RAC70，RAC100试验数据为主要验证对象。试件参数如表1.
2、模型预测验证与修正模型验证
现如今国内外大量的学者、研究院参考了大部分的实验数据，并且考虑徐变的相关机理，影响成分等发表了各种不同的徐变预测模型。模型是按照混凝土的固化理论创立的，该种理论是将粘弹性理论，弹性理论和流变理论相互连系起来的，并通过模拟混凝土它的宏观物理力学性质会因水泥水化、固相物的增多而会随着时间不断发生变化的新理论[文献3]。固化理论认为：混凝土原料的粘弹性与粘性的体积通过变化，不停的增多而产生的弹性体积不变、力学性质不发生变化、非承载力体积改变，它的依存性行为表现为混凝土宏观材料参数对时间的影响为了解混凝土相关的配比情况，如水泥含量，骨料，水灰比与水泥重量之比等对混凝土收缩徐变预测的合理性，我们通过引入RILEM B3模型，来进行试验验证。
B3模型是表示在单位应力的总应力下，将我们采集的试验数据换算为徐变度，使得试验结果与其他试验具有可比性，我们通过采用徐变函数[文献7]，将徐变分为总徐变度和基本徐变。计算的数学表达式为：
经比较计算对比分析，修正后的再生混凝土预测模型可更好的描述在不同再生粗骨料取代率下的再生混凝土徐变的变化规律。并且通过代入其他不同的试验数据重新计算预测结果均适用。
3、结论
（1）修正后的模型可以更好的预测不同的再生粗骨料取代率的徐变度。
（2）结合试验数据，采用幂指函数编程，结果表明再生混凝土徐变模型计算结果与试验数据吻合较好，计算精度较高，普通的混凝土徐变模型不适用于试验数据。为此引入再生混凝土徐变预测模型，具有较大的工程应用价值。
（3）再生混凝土徐变预测模型在本质上均考虑了再生粗骨料取代率。再生粗骨料表明附着旧的水泥砂浆含量，混凝土水灰比及相对湿度等因素对再生混凝土徐变性能的影响。
参考文献
[1] 肖建庄 《再生混凝土》 中国建筑工业出版社
[2] 马修斯；肖建庄等 《预制再生混凝土框架边节点受力性能试验研究》 刊号：TU375.4
[3]CEB-FIB CEB-FIB model code for concrete structures[S].
[4]ACI Committee 209 prediction of creep，shrinkage and temperature effects
[5]BAZANT Z P.BAWEJA S，Creep and shrinkage prediction model for analysis and design of concrete structures：Model B3[J].Materials and Structures.995，28（180）：357-365
[6]罗素蓉；黄海生；郑建岚等 再生骨料混凝土徐变性能试验研究 建筑结构学报
[7]肖建庄；许向东；范玉辉等 再生混凝土徐变试验及徐变神经网络预测 建筑材料学报
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[10]RASKO P.OJDROVIC，MEHDI S.ZARGHAMEE Concrete creep and shrinkage prediction from short-term test[J].ACI Materials Journal，1996.93（2）：169-177
注：项目编码：201611498049
论文作者:林秋媛
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第15期
论文发表时间:2017/10/22
标签：混凝土论文; 模型论文; 骨料论文; 数据论文; 文献论文; 砂浆论文; 水泥论文; 《建筑学研究前沿》2017年第15期论文;