再生微粉混凝土軸壓性能試驗(yàn)研究

李秀領(lǐng)吳睿郭強(qiáng)

(1.山東建筑大學(xué) 土木工程學(xué)院，山東 濟(jì)南250101；2.山東建筑大學(xué) 建筑結(jié)構(gòu)加固改造與地下空間工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 濟(jì)南250101；3.中建八局第二建設(shè)有限公司，山東 濟(jì)南250000)

0 引言

隨著建筑行業(yè)的快速發(fā)展，如何回收、處理和再利用數(shù)量龐大的建筑固廢物，已經(jīng)成為世界各國(guó)共同關(guān)注的焦點(diǎn)問(wèn)題[1]。對(duì)大量廢棄混凝土進(jìn)行循環(huán)再利用即再生混凝土技術(shù)，通常被認(rèn)為是解決廢棄混凝土問(wèn)題的最有效措施。再生骨料制備過(guò)程中產(chǎn)生約占總質(zhì)量15%～20%的再生微粉，在實(shí)際工程中難以得到應(yīng)用。由于微粉顆粒較小，漂浮于大氣中會(huì)造成嚴(yán)重的大氣污染，相比再生骨料，再生微粉的堆積會(huì)造成更嚴(yán)重環(huán)境污染，對(duì)人體健康危害也更大，研究再生微粉性能與應(yīng)用技術(shù)，對(duì)于資源化利用建筑固廢物具有重要意義。為此，學(xué)者們針對(duì)再生微粉性能及應(yīng)用等進(jìn)行了相關(guān)研究[2-6]。XIAO等[7]以再生粉末替代硅酸鹽水泥，研究再生粉末混凝土的力學(xué)性能和早期開(kāi)裂行為，發(fā)現(xiàn)再生粉末會(huì)對(duì)混凝土的力學(xué)性能產(chǎn)生不利影響；YU等[8]以再生粉體替代粉煤灰或硅砂，成功研制延性較好的工程水泥基復(fù)合材料(Engineered Cementitious Composites，ECC)；LIU等[9]利用掃描電子顯微鏡(Scanning Electron Microscope，SEM)、X射線衍射(X-Ray Diffraction，XRD)系統(tǒng)地研究了混凝土-黏土磚再生粉末微觀結(jié)構(gòu)特征、化學(xué)組成及活性機(jī)理，發(fā)現(xiàn)混合粉末中黏土磚比例對(duì)再生粉末細(xì)度和活性有較大影響，通過(guò)控制黏土磚比例制成的再生粉末可用于水泥補(bǔ)充劑。由于再生微粉顆粒粒徑大、形狀不規(guī)則、質(zhì)地疏松，在攪拌過(guò)程中需水量明顯大于普通混凝土，導(dǎo)致其力學(xué)性能相對(duì)較低和工作性能不足。而將纖維應(yīng)用于再生微粉混凝土可以有效提高其性能[10-15]。

文章針對(duì)再生微粉混凝土的軸壓性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究，以再生微粉取代部分硅酸鹽水泥，將聚乙烯醇(Polyvinyl Alcohol，PVA)纖維、玄武巖纖維分別單摻以及混摻在再生微粉混凝土中，研究水膠比、再生微粉取代率、纖維種類(lèi)及摻量等因素下再生微粉混凝土的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線及彈性模量的變化規(guī)律，建立了再生微粉混凝土的本構(gòu)關(guān)系模型。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)原材料

(1)膠凝材料為P·O 42.5普通硅酸鹽水泥和Ⅰ級(jí)粉煤灰，其基本性能指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1 膠凝材料基本性能指標(biāo)表

(2)標(biāo)準(zhǔn)砂是由山東青島生產(chǎn)的精制石英砂。

(3)纖維采用玄武巖纖維、PVA纖維，其基本物理性能指標(biāo)見(jiàn)表2。

表2 纖維材料參數(shù)表

(4)再生微粉制備的原料為濟(jì)南某建筑工地廢棄混凝土碎塊，經(jīng)研磨后粒徑＜45μm，滿(mǎn)足Ⅰ級(jí)粉末要求。再生微粉的主要化學(xué)成分為CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3，其基本性能指標(biāo)為密度、含水率和燒失量，其中密度為2.632 kg/m3，含水率為2.1%，燒失量為25.7%。

(5)減水劑采用聚羧酸型高效減水劑；水為城市自來(lái)水。

1.2 試驗(yàn)配合比

為研究纖維摻量、再生微粉摻量、水膠比對(duì)再生微粉混凝土力學(xué)性能的影響，共設(shè)計(jì)了8組不同配合比的再生微粉混凝土試件，見(jiàn)表3。其中，組別中a、b、c分別代表水膠比0.24、0.28、0.32；0、25、35、45分別代表再生微粉取代率0、25%、35%、45%；P代表單摻1.9%PVA纖維，B代表單摻1.9%玄武巖纖維，BP代表復(fù)摻0.2%玄武巖纖維和1.7%PVA纖維。

表3 試驗(yàn)配合比設(shè)計(jì)表

1.3 試驗(yàn)方法及加載制度

按照8組不同配合比制作尺寸為40 mm×40 mm×160 mm的試件，每組6個(gè)，其中3個(gè)用于棱柱體抗壓試驗(yàn)，另外3個(gè)用于彈性模量試驗(yàn)。將整個(gè)試件澆筑于模具后，抹面加蓋保鮮膜，養(yǎng)護(hù)24 h后拆模，再放入養(yǎng)護(hù)箱中養(yǎng)護(hù)28 d。

采用SHT4605 SANS電液伺服萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行軸壓試驗(yàn)，利用BLR-1型力傳感器量測(cè)荷載、ZS1100-DT40線性位移傳感器量測(cè)變形，如圖1所示。試件放置于試驗(yàn)機(jī)下壓板上時(shí)需嚴(yán)格調(diào)平對(duì)中，正式加載前，預(yù)壓3次以調(diào)節(jié)試件位置對(duì)中。采用位移控制，以0.5 mm/min的速度均勻加載至試件破壞。

圖1 軸壓試驗(yàn)裝置圖

軸心抗壓強(qiáng)度f(wàn)c由式(1)表示為

式中F為試件破壞荷載，kN；A為試件承壓面積，m2。

彈性模量試驗(yàn)時(shí)，在試件豎向中軸線處兩對(duì)稱(chēng)面上縱向粘貼50 mm混凝土應(yīng)變片以測(cè)試應(yīng)變。試件完成對(duì)中后進(jìn)行加載，加載制度如圖2所示。

圖2 試驗(yàn)加載制度圖

彈性模量Em由式(2)表示為

式中Pa為控制荷載，即0.4fc，kN；P0為初始荷載，取值0.8 kN；εa為控制荷載下的應(yīng)變；ε0為初始荷載下的應(yīng)變。

2 試驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1 軸心抗壓強(qiáng)度

不同組別a-45-BP、b-45-BP、c-45-BP、b-0-BP、b-25-BP、b-35-BP、b-45-B、b-45-P的棱柱體抗壓強(qiáng)度f(wàn)c分別為38.83、30.21、27.60、32.90、42.80、35.47、36.2、23.07 MPa。

2.1.1 破壞現(xiàn)象

部分試件破壞形態(tài)如圖3所示。試驗(yàn)加載初期，試件表面沒(méi)有明顯裂縫，臨近峰值荷載時(shí)，試件中部出現(xiàn)一條或數(shù)條細(xì)微長(zhǎng)裂縫，當(dāng)加載至峰值荷載時(shí)，裂縫寬度發(fā)展較為迅速，試件上部混凝土外表皮脫落，繼續(xù)加載伴隨有纖維撕裂聲音，試件裂縫處已出現(xiàn)纖維拔斷或拔出現(xiàn)象，此時(shí)裂縫發(fā)展較緩慢，這是由于混凝土中錯(cuò)雜排列的纖維抑制了裂縫的發(fā)展，改善了試件的延性，破壞時(shí)試件整體形狀保持較為完整。

圖3 試件破壞形態(tài)圖

2.1.2 水膠比對(duì)軸心抗壓強(qiáng)度影響

水膠比對(duì)軸心抗壓強(qiáng)度影響如圖4所示，纖維種類(lèi)、摻量及再生微粉取代率相同時(shí)，隨著水膠比增大，軸心抗壓強(qiáng)度呈下降趨勢(shì)，水膠比為0.28、0.32比0.24時(shí)的軸心抗壓強(qiáng)度分別降低約22.20%、28.92%。水膠比對(duì)混凝土強(qiáng)度影響并不是線性變化，如水膠比為0.28時(shí)的結(jié)果比0.24時(shí)下降較快，而其值為0.32時(shí)卻下降較慢。

圖4 水膠比對(duì)軸心抗壓強(qiáng)度影響圖

2.1.3 再生微粉取代率對(duì)軸心抗壓強(qiáng)度影響

再生微粉取代率對(duì)軸心抗壓強(qiáng)度的影響如圖5所示，不摻加再生微粉時(shí)，混凝土軸心抗壓強(qiáng)度達(dá)到32.9 MPa；當(dāng)再生微粉取代25%水泥時(shí)，軸心抗壓強(qiáng)度達(dá)到42.8 MPa，比不摻時(shí)提高了30.09%；35%、45%再生微粉取代率下軸心抗壓強(qiáng)度與25%時(shí)相比分別降低了17.13%、29.42%。因此，當(dāng)再生微粉取代率≤25%時(shí)，再生微粉對(duì)混凝土強(qiáng)度具有增強(qiáng)作用。這主要是因?yàn)樵偕⒎郾旧韷A性物質(zhì)含量相對(duì)比較高，在堿性環(huán)境中，再生微粉中粒徑較小顆粒發(fā)生的火山灰反應(yīng)會(huì)生成C-S-H凝膠體，其可以填充混凝土中的孔隙，改善了混凝土孔結(jié)構(gòu)；再生微粉中Ca(OH)2在二次水化過(guò)程中會(huì)被慢慢消耗掉，降低了Ca(OH)2含量，有利于混凝土軸心抗壓強(qiáng)度中后期發(fā)展；再生微粉中不具有活性的顆粒可以作為微集料，在混凝土中起到填充水泥漿作用，對(duì)混凝土強(qiáng)度具有促進(jìn)作用。當(dāng)再生微粉取代率＞35%時(shí)，再生微粉會(huì)對(duì)混凝土強(qiáng)度造成不利影響，這是由于再生微粉顆粒形狀較差，在一定流動(dòng)性下需水量增加，從而導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度降低；再生微粉取代率提高，相應(yīng)的混凝土中水泥含量減少，導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度也隨之降低。

圖5 再生微粉取代率對(duì)軸心抗壓強(qiáng)度影響圖

2.1.4 纖維種類(lèi)及摻量對(duì)軸心抗壓強(qiáng)度影響

纖維種類(lèi)及摻量對(duì)軸心抗壓強(qiáng)度的影響如圖6所示，單摻1.9%PVA纖維時(shí)，再生微粉混凝土軸心抗壓強(qiáng)度僅有23.07 MPa；復(fù)摻0.2%玄武巖纖維和1.7%PVA纖維時(shí)，軸心抗壓強(qiáng)度提高到30.21 MPa；單摻1.9%玄武巖纖維時(shí)的軸心抗壓強(qiáng)度最高，達(dá)到了36.20 MPa。隨著玄武巖纖維摻量增加，軸心抗壓強(qiáng)度也隨之增大，其中復(fù)摻0.2%玄武巖纖維使強(qiáng)度提高了30.95%，而單摻1.9%玄武巖纖維使強(qiáng)度提高了56.91%。因此，在一定范圍內(nèi)摻加玄武巖纖維，對(duì)再生微粉混凝土強(qiáng)度具有促進(jìn)作用。這是因?yàn)槟Σ料禂?shù)較高的玄武巖纖維在混凝土中均勻分布，形成良好的纖維-水泥基網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，增大了骨料與骨料之間的咬合力，使得試件在承受荷載時(shí)共同受力，并且亂向的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)延緩了內(nèi)部裂縫發(fā)展，對(duì)混凝土起到增韌補(bǔ)強(qiáng)作用，隨著纖維摻量提高，玄武巖纖維對(duì)混凝土內(nèi)部網(wǎng)格結(jié)構(gòu)填補(bǔ)更充分，增強(qiáng)效果更明顯。而摻加PVA纖維導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度下降，且摻量越高，強(qiáng)度越低。這是因?yàn)镻VA纖維本身具有親水性，而再生微粉也具有良好吸水性能，在攪拌過(guò)程中PVA纖維和再生微粉混雜在一起會(huì)導(dǎo)致混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)缺陷產(chǎn)生的概率增大，尤其當(dāng)PVA纖維含量過(guò)高時(shí)，內(nèi)部結(jié)構(gòu)缺陷所帶來(lái)的不利影響大于其對(duì)再生微粉混凝土韌性的提高，摻加PVA纖維反而降低混凝土強(qiáng)度。

圖6 纖維種類(lèi)及摻量對(duì)軸心抗壓強(qiáng)度的影響圖

2.2 應(yīng)力-應(yīng)變曲線

棱柱體試件應(yīng)力-應(yīng)變曲線是分析混凝土承載力和變形能力的重要依據(jù)。圖7為再生微粉混凝土棱柱體試件受壓應(yīng)力-應(yīng)變曲線，每組包含3個(gè)試件。由圖7可知，再生微粉混凝土應(yīng)力-應(yīng)變曲線與普通混凝土相似，可分為4個(gè)階段。

圖7 再生微粉混凝土應(yīng)力-應(yīng)變曲線圖

第Ⅰ階段:彈性上升階段。該階段應(yīng)力小于峰值應(yīng)力的50%，可以看作是理想線彈性階段，原因是混凝土內(nèi)部雖然有微裂縫產(chǎn)生，但仍處于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)，混凝土開(kāi)裂所釋放的能量也較小，此時(shí)玄武巖纖維和PVA纖維沒(méi)有發(fā)揮作用。

第Ⅱ階段:彈塑性階段。應(yīng)力約為峰值應(yīng)力的80%，該階段隨著荷載增加有細(xì)密裂縫產(chǎn)生，此時(shí)試件出現(xiàn)塑性變形，同時(shí)產(chǎn)生較大軸向變形，如果停止加載，裂縫也不再發(fā)展。

第Ⅲ階段:裂縫迅速發(fā)展階段。荷載增大至峰值應(yīng)力的90%～100%。此時(shí)試件內(nèi)部出現(xiàn)貫通裂縫，隨著應(yīng)力增大至峰值應(yīng)力，裂縫迅速擴(kuò)展，為裂縫不穩(wěn)定發(fā)展階段。

第IV階段:破壞階段。此階段達(dá)到峰值應(yīng)力，混凝土內(nèi)部裂縫繼續(xù)擴(kuò)展形成貫通裂縫，試件承受荷載降低，應(yīng)力開(kāi)始下降，應(yīng)變繼續(xù)增大。曲線向下彎曲且逐漸平緩，這是由于纖維橋聯(lián)作用而抑制了裂縫的持續(xù)開(kāi)展。

2.2.1 峰值應(yīng)變和極限應(yīng)變

表4為再生微粉混凝土試件的峰值應(yīng)變和極限應(yīng)變?cè)囼?yàn)值，取每組3個(gè)試件的平均值，其中極限應(yīng)變?nèi)?0%峰值應(yīng)力所對(duì)應(yīng)的應(yīng)變值。峰值應(yīng)變反映了混凝土試件變形能力，峰值應(yīng)變?cè)酱螅f(shuō)明試件變形能力越好。由表4可以看出，再生微粉混凝土峰值應(yīng)變均＞0.005，超過(guò)了普通混凝土，其表現(xiàn)出高延性、高變形的能力特點(diǎn)。

表4 不同配合比下再生微粉混凝土峰值應(yīng)變和極限應(yīng)變表

2.2.2 水膠比

由圖7(a)～(c)及表4可以看出，再生微粉混凝土的峰值應(yīng)變和極限應(yīng)變隨水膠比增大而增大。其中水膠比為0.28、0.32時(shí)的峰值應(yīng)變較0.24時(shí)分別上升了7.95%、9.27%，極限應(yīng)變分別上升了3.84%、20.77%，說(shuō)明水膠比增大對(duì)混凝土延性具有良好改善效果。這是因?yàn)樗z比增大，導(dǎo)致混凝土內(nèi)部缺陷和界面裂縫增多，易形成貫穿裂縫，導(dǎo)致峰值應(yīng)力降低。而水膠比越小，膠凝體含量越高，填補(bǔ)了再生微粉混凝土本身含有的較多孔隙結(jié)構(gòu)，臨近破壞時(shí)，試件承受荷載越大，峰值應(yīng)變?cè)降汀?/p>

2.2.3 再生微粉取代率

圖7(d)、(e)、(f)、(b)中再生微粉取代率分別為0、25%、35%、45%，通過(guò)圖7及表4可以看出，再生微粉取代率從0到35%時(shí)，峰值應(yīng)變和極限應(yīng)變均減小，而取代率為25%、35%時(shí)，試件的峰值應(yīng)變較不摻再生微粉時(shí)分別降低了16.21%、20.95%，極限應(yīng)變分別降低了27.05%、31.69%；當(dāng)再生微粉取代率達(dá)到45%時(shí)，峰值應(yīng)變和極限應(yīng)變比35%時(shí)分別提高了7.98%、9.94%。

上述結(jié)果表明，再生微粉取代率從0增大至35%時(shí)，試件延性是逐漸降低的，但當(dāng)再生微粉摻量達(dá)到45%時(shí)，延性又有所改善。這是由于再生微粉粒徑較小且形狀較差，當(dāng)再生微粉取代率較小時(shí)，混凝土中存在較多孔隙，延性一定程度降低；當(dāng)再生微粉摻量達(dá)到45%時(shí)，水泥含量減少導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度降低，再生微粉在混凝土內(nèi)部填充孔隙形成更加致密的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，一定程度上提高了混凝土延性。

2.2.4 纖維種類(lèi)及摻量

圖7(b)、(g)、(h)中分別復(fù)摻0.2%玄武巖纖維和1.7%PVA纖維、單摻1.9%玄武巖纖維、單摻1.9%PVA纖維。由表4可以看出，單摻玄武巖纖維及復(fù)摻纖維時(shí)峰值應(yīng)變相差不大，而單摻PVA纖維時(shí)峰值應(yīng)變降低了20.71%；單摻PVA纖維時(shí)極限應(yīng)變大于復(fù)摻纖維和單摻玄武巖纖維，分別提高了9.67%、11.16%。

因此，單摻纖維時(shí)峰值應(yīng)變或極限應(yīng)變均有不同程度地降低，而復(fù)摻纖維可最大化發(fā)揮纖維橋聯(lián)作用，主要原因是單摻纖維時(shí)摻量過(guò)高，攪拌過(guò)程中易結(jié)團(tuán)，導(dǎo)致流動(dòng)性降低，試件內(nèi)部出現(xiàn)大量孔隙，內(nèi)部缺陷增多抵消了纖維橋聯(lián)的有利效應(yīng)，使應(yīng)變不同程度的降低；而復(fù)摻兩種纖維，既能發(fā)揮玄武巖纖維對(duì)峰值應(yīng)變的提升效果，又能發(fā)揮PVA纖維對(duì)極限應(yīng)變的增強(qiáng)效果，同時(shí)也能降低工程成本。

2.3 彈性模量

彈性模量是工程材料重要的性能參數(shù)，從宏觀角度來(lái)說(shuō)，是衡量材料抵抗變形能力大小的尺度。不同組別a-45-BP、b-45-BP、c-45-BP、b-0-BP、b-25-BP、b-35-BP、b-45-B、b-45-P的彈性模量Em分別為32.52、22.51、16.20、17.60、34.65、25.98、33.18、17.59 GPa，表明水膠比、再生微粉取代率、纖維種類(lèi)及摻量對(duì)其具有重要影響。

2.3.1 水膠比的影響

與普通混凝土類(lèi)似，隨水膠比的增大，彈性模量逐漸減小。相較于水膠比為0.24時(shí)，水膠比為0.28、0.32時(shí)的彈性模量分別降低了30.78%、50.18%。水膠比的增大導(dǎo)致混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)不夠緊密，裂縫發(fā)展較快，變形較大，從而導(dǎo)致再生微粉混凝土的彈性模量降低。

2.3.2 再生微粉取代率的影響

再生微粉取代率從0到25%時(shí)，彈性模量逐漸增大，而取代率為25%時(shí)的彈性模量較不摻再生微粉時(shí)提升了96.88%，這是因?yàn)槌跗趽郊拥脑偕⒎蹫榧?、水泥、纖維三者之間的密實(shí)化提供了有利條件，形成致密接觸區(qū)，增強(qiáng)了混凝土內(nèi)部的粘結(jié)力；當(dāng)再生微粉取代率從25%到45%時(shí)，彈性模量呈下降趨勢(shì)，而35%、45%時(shí)的彈性模量較25%時(shí)分別降低了25.02%、35.04%，這是由于再生微粉摻量過(guò)多，混凝土中水泥的含量減少，內(nèi)部結(jié)構(gòu)變得疏松，加速了混凝土開(kāi)裂，導(dǎo)致彈性模量降低。

2.3.3 纖維種類(lèi)及摻量的影響

單摻1.9%PVA纖維時(shí)，彈性模量最低，而復(fù)摻兩種纖維時(shí)，彈性模量提高幅度達(dá)27.97%，而單摻1.9%玄武巖纖維時(shí)的彈性模量有較大的提升，其提高幅度可達(dá)88.63%。隨玄武巖纖維摻量地提升，混凝土的彈性模量也隨之提高。過(guò)多摻入PVA纖維會(huì)使混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)排列錯(cuò)亂，在纖維-水泥基界面處產(chǎn)生眾多微裂縫，導(dǎo)致彈性模量降低；而玄武巖的纖維長(zhǎng)度較大，與混凝土接觸面更大，在混凝土受到壓力作用時(shí)纖維的單位面積應(yīng)力更小，摻入適量玄武巖纖維后，纖維與混凝土在受力時(shí)共同消耗能量，對(duì)混凝土表面與內(nèi)部應(yīng)力梯度起到了削弱作用，從而改善了混凝土的彈性變形能力，提高了混凝土的彈性模量。

3 再生微粉混凝土的本構(gòu)方程

為進(jìn)一步認(rèn)識(shí)和應(yīng)用再生微粉混凝土應(yīng)力-應(yīng)變規(guī)律及其與再生微粉取代率的關(guān)系，選取取代率為0、25%、35%、45%的應(yīng)力-應(yīng)變曲線進(jìn)行無(wú)量綱化處理，4組數(shù)據(jù)分別取b-0-BP-3、b-25-BP-2、b-35-BP-1和b-45-BP-2的對(duì)應(yīng)數(shù)值。以σ/σ0和ε/ε0為坐標(biāo)的無(wú)量綱化應(yīng)力-應(yīng)變曲線如圖8所示，其中σ0為峰值應(yīng)力，即軸心抗壓強(qiáng)度；ε0為峰值應(yīng)變。

圖8 無(wú)量綱化的再生微粉混凝土應(yīng)力-應(yīng)變曲線圖

如圖8所示，無(wú)量綱化的再生微粉混凝土應(yīng)力-應(yīng)變曲線與普通混凝土基本相似，采用過(guò)鎮(zhèn)海[16]提出的普通混凝土的單軸受壓本構(gòu)方程進(jìn)行擬合，其中x為橫坐標(biāo)變量ε/ε0，y為縱坐標(biāo)變量σ/σ0。再生微粉混凝土的本構(gòu)方程由式(3)表示為

式中a、b分別為控制曲線上升段和下降段的方程參數(shù)。

將試驗(yàn)數(shù)據(jù)用最小二乘法計(jì)算擬合，系數(shù)a和b的值見(jiàn)表5，相應(yīng)的擬合精度均＞0.9。參數(shù)a、b與再生微粉取代率x的關(guān)系式由式(4)表示為

表5 試驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合參數(shù)結(jié)果表

為了驗(yàn)證式(3)和(4)的適用性，分別對(duì)再生微粉在不同取代率下的應(yīng)力-應(yīng)變曲線進(jìn)行擬合，并與試驗(yàn)曲線對(duì)比，如圖9所示。擬合曲線與試驗(yàn)曲線吻合良好，這表明由式(3)和(4)所描述的全曲線方程可以作為再生微粉混凝土單軸受壓的本構(gòu)模型，適用于再生微粉混凝土結(jié)構(gòu)的非線性分析。

圖9 不同摻量再生微粉的應(yīng)力-應(yīng)變擬合曲線與試驗(yàn)曲線對(duì)比圖

4 結(jié)論

由上述研究可知:

(1)再生微粉混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度和彈性模量隨水膠比的提高而降低；峰值應(yīng)變和極限應(yīng)變隨水膠比的提高而增加。水膠比增大促使混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)孔隙及微裂縫增多，對(duì)混凝土強(qiáng)度和變形能力有較大影響。

(2)再生微粉取代率從0到45%的軸心抗壓強(qiáng)度和彈性模量先增大后減小，而峰值應(yīng)變、極限應(yīng)變先減小后增大。再生微粉初期對(duì)混凝土的內(nèi)部孔隙起到填充效果，但當(dāng)摻入過(guò)量時(shí)，由于水泥含量過(guò)少，大幅降低混凝土的強(qiáng)度和變形能力。綜合來(lái)看，再生微粉取代率在45%時(shí)，綠色環(huán)保作用明顯，也滿(mǎn)足工程應(yīng)用要求。

(3)單摻PVA纖維對(duì)再生微粉混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度和彈性模量均有不利影響，單摻玄武巖纖維、復(fù)摻玄武巖纖維和PVA纖維對(duì)軸心抗壓強(qiáng)度和彈性模量均有增強(qiáng)作用；綜合來(lái)看，復(fù)摻纖維更能發(fā)揮纖維對(duì)再生微粉混凝土峰值應(yīng)變和極限應(yīng)變的增強(qiáng)效果。

(4)建立了再生微粉混凝土的本構(gòu)關(guān)系方程，為下一步再生微粉混凝土結(jié)構(gòu)非線性分析奠定了基礎(chǔ)。