再生混凝土的可靠度分析论文_解深洋1,郭建勋1

再生混凝土的可靠度分析论文_解深洋1,郭建勋1

1.山东科技大学 土木工程与建筑学院 山东青岛 266590

摘要:摘要:随着城市化进程的加快,旧建筑物被推倒,新建筑物在兴建,众多新建项目消耗了大量的混凝土旧建筑的废弃以及城市拆迁产生了大量的建筑垃圾。而再生混凝土相关研究的出现,正是解决这些问题的最佳的方案。近年来,各国学者都将研究的重点放在了将废弃混凝土作为再生骨料替代天然骨料来进行循环利用的研究上。本文主要对再生混凝土的基本力学性能进行了翻阅和可靠度研究,对再生混凝土梁受弯承载力进行了可靠度分析的查阅,学习了不同因素对可靠指标的影响,知道了再生混凝土强度的变异性对可靠指标的影响。工程应用中应调整再生混凝土强度设计值、配筋率以及荷载设计值,从而使再生混凝土梁受弯的可靠指标满足规范要求。

关键词:再生混凝土;可靠度;力学性能

混凝土是各项建设工程中用量最大的建筑材料,尤其是近年,世界混凝土年使用量达数十亿吨,中国混凝土消费量居世界首位。年用量超过20亿吨,其中骨料含量约占70%。在很长一段时间,由于广泛使用,价格低廉的砂石骨料的来源,被认为是取之不尽,用之不竭,导致肆意开采,浪费任意现状。

一般的混凝土工程使用年限为50-100年,我国在上世纪50年代所建成的混凝土工程已使用50余年,许多工程已经损坏。伴随着建筑物的破坏,许多建筑物不可避免地要被拆除,而这一过程将产生大量的建筑废料。据测算,我国每年施工建设产生的建筑垃圾达4000万吨。绝大部分建筑垃圾未经任何处理,便被露天堆放或以填埋的方式加以处理。这样不仅占用大量耕地、耗费垃圾清运等建设费用,更重要的是造成资源严重浪费和环境污染。

同时,自然灾害的破坏也不可忽视,如今年的5.12汶川大地震造成了不可估量的破坏,数千房屋倾倒,产生了大量的建筑垃圾。

再生骨料混凝土(Recycled Aggregate Concrete,RAC)简称再生混凝土(Recycled Concrete)正是解决上述社会环境问题的一种有效方法,它是指废弃混凝土块经过破碎、清洗、分级后,按一定比例与级配混合,部分或全部代替砂石等天然骨料(主要是粗骨料)配制而成的新混凝土。相对于再生混凝土而言,用来生产再生骨料的混凝土称为基体混凝土。

1结构可靠性基本计算方法

结构可靠度的计算方法大致分为三类分法从可靠度的定义出发采用全概率分布,直接积分法、矩法和数值分析法。直接积理论上就可以得出任意结构的可靠度,于统计数据的匾乏和计算手段的限制,难以大量推广。因此对功能函数采用但由级数展开,取其中前几项进行计算的矩法应运而生,主要有一次二阶矩法和高次高阶矩法。随着计算机技术的不断发展,数值分析方法将不确定因素引入结构计算中,从而可以考虑随机性对结构性能的影响,主要有蒙特卡罗法、响应面法、随机有限元法和随机迁移矩阵法。

2再生混凝土基本力学性能试验

在处理再生混凝土和分析整理国内再生混凝土的抗压强度的基础上,利用数理统计方法,对单一来源再生混凝土和不同来源再生混凝土进行了一系列的统计分析,得出以下结论:

(1)当显著性水平为α=0.05时,正态分布模型可以用来描述再生混凝土抗压强度的分布规律。

(2)与单一来源的再生混凝土相比,不同来源再生混凝土抗压强度的均值较低但相差不大,方差明显增大,变异系数较大,其中强度等级为、的再生混凝土,变异系数较小。

(3)通过试验数据的统计规律和上述证明,得出一各强度等级的单一来源和不同来源再生混凝土抗压强度的概率密度函数。

(4)采用蒙特卡罗方法,根据再生混凝土试验曲线和随机模拟的拟合曲线的对比,得出单一来源再生混凝土的模拟结果与我们实际的试验结果非常接近,不同来源再生混凝土抗压强度的拟合曲线与试验曲线的趋势基本一致。

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(5)分别确定了当显著性水平为α=0.05时,单一来源和不同来源再生混凝土抗压强度试验结果的分布特征和正态分布模型。

3再生混凝土基本力学性能的可靠度

考虑普通混凝土抗压强度试验的整个过程,其可靠度的影响因素主要体现在材料选取,制备过程,养护过程,试验数据测量这几个方面。

(1)材料选择上的影响因素

在试验材料的选择上,水泥是关键的因素,水泥细度程度决定了它的比表面积,与水的反应能力也受到影响,导致用水量产生差异,水量过大,水泥,石中的孔隙率相应的增大,从而影响了个别试块的强度。试验中选用的沙子、石子的颗粒级配是否良好也会对混凝土的可靠性造成影响。石子粒径的不合理,个别片状针状石子对标准试块的强度产生很大的不利影响。试验过程中水的用量不仅影响其配合比的改变,水中含有的杂质和少量不利的化学成分也对试块的微观机理产生不好的影响。

(2)制备过程中的影响因素

抗压试验制备过程包括称料,搅拌混凝土,装模具,振捣等过程。称料时产生的误差,尤其是水和水泥这两种材料,少量的改变就会对混凝土拌合物的性质和试块强度结果产生很大影响。材料放入搅拌机进行拌合时,注意时间的长短和材料的总量。过短的搅拌时间会使拌合物中的水泥无法充分与水反应,搅拌时间过长,会失去部分水量,这都将对这一组试块强度的可靠度产生不利影响。将拌合物装入模具时,要注意个别模具已经变形或渗漏,对试块的几何形状造成破坏。振捣过程中注意不要时间过长,否则会产生分层离析现象。

(3)养护过程中的影响因素

关于试块的养护过程,注意要使每一组试块得到充分均匀的养护。在非养护室进行同条件养护时,注意防止外部因素的影响。数据测量过程中的影响因素试验数据的测量过程中,要按规定进行操作,不良的操作方式对试验仪器造成的影响会产生较大误差。试块要选取平滑,孔隙较少的面放置在仪器的挤压面上,并对中。读数过程中产生的人为误差较小,对可靠度的影响不大。

4结论

骨料是混凝土的骨架,在很大程度上决定着混凝土主要的工作性、硬化混凝土的力学性能以及其耐久性。特别值得注意的是再生骨料具有孔隙率高、吸水性大、强度低等特征,这与天然骨料的性质相差较大,因此导致再生混凝土在应用中存在一些问题。

(1)强度问题:再生混凝土与普通混凝土做对比试验时,发现最基本的规律是随着再生骨料掺量的增大混凝土强度降低。将再生骨料用于钢筋混凝土工程时由于在破坏过程中骨料本身有些地方存在裂缝,因此混凝土和钢筋不是完美地黏合在一起,受力时由于这些裂缝的存在导致其强度降低,导致再生骨料多用于配置低强度混凝土,如要配置高强度混凝土则需对一般处理的再生骨料进行二级处理予以强化。

(2)收缩率问题:相较于普通骨料,再生骨料在破坏时存在裂缝比较多(也就是孔隙率大),孔隙率大必然导致吸水率大,也必然会导致后期收缩率大和徐变增大。而且由于裂缝的存在使得环境中的水合有害腐蚀性物质渗入其中,致使其防水与抗冻性能降低。

再生骨料混凝土的开发和利用能够很好地解决废弃混凝土的回收再利用问题。这不仅可以减少废弃混凝土对自然环境的破坏,而且节约了天然骨料,减少了自然资源的消耗,使经济建设更加符合可持续发展的要求。再生混凝土技术对保护环境、节约资源、发展生态建筑具有重要意义。再生混凝土技术可以实现废弃混凝土的再生利用,形成新的混凝土骨料,即再生骨料,使有限的资源得以利用,不仅解决了废弃混凝土的环境污染问题,而且可以发展绿色混凝土,实现建筑业的可持续发展。

参考文献:

[1]郭荣航,胡锦锦.废旧混凝土的再生及利用[J].四川水泥,2019(09):282-283.

[2]白岩.再生混凝土利用技术及应用现状[J].科技经济导刊,2019,27(21):59.

[3]翟莲,张竹军,杨莹莹,刘东辉.再生混凝土的研究现状及发展前景[J].河南建材,2019(03):309-311.

论文作者:解深洋1,郭建勋1

论文发表刊物:《基层建设》2019年第28期

论文发表时间:2020/1/13

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