Page 75 - 无损检测2022年第四期
P. 75

王炳雷,等:
   再生混凝土的声发射特性及 Kaiser效应


   逆变化   [ 10 ] 。李加鹏等 [ 11 ] 研究了不同掺量的氧化石墨            有初始损伤, 其性能较天然骨料有所降低。
   烯对混凝土声发射参数( 幅值、 振铃计数、 频率) 的影                      1.2  试验配合比设计
   响规律。张力伟等        [ 12 ]    证明了声发射技术能有效监测              再生混凝土配合比如表 2 所示, 按 C30 混凝土
   CFRP ( 碳纤维复合材料) 钢管混凝土弯曲过程的损伤                      进行设计, 水灰比取 0.38 , 砂率取 30% , 减水剂掺量
   程度和破坏历程。纪洪广等            [ 13 ] 证明了普通混凝土在          为 1% 。试验所选 的取代率分别为 0 , 30% , 50% ,
   一定应力范围内具有 Kaiser效应。                               70% 和 100% , 取代率为 0 时为普通混凝土( NC )。
       随着声发射技术在普通混凝土微观领域研究的                          因再生粗骨料吸水率大, 另加入标准吸水率下再生
   广泛应用, 国内外学者也尝试利用声发射技术对再                           骨料吸水 10min所得附加水。

                                                                                              ·
   生混凝土展开研究。 WATANABE 等               [ 14 ] 利用声发                表 2  再生混凝土配合比              k g m -3
   射技术证明了再生混凝土与普通混凝土的开裂性能                              编号    水泥     砂    天然骨料 再生骨料       水    附加水
   有较大的差异, 并根据声发射参数将再生混凝土活                             NC    461    512   1252    0     175    0

   动裂纹分为拉伸裂纹和剪切裂纹。 RYU 等                  [ 15 ] 证明   RC-30  461    512    876   376    175    14
   声发射技术可以用于识别再生混凝土裂缝的发展源                             RC-50  461    512    626   626    175    24
   及裂缝的开展机理。刘茂军等              [ 16 ] 对砂浆、 普通混凝        RC-70  461    512    376   876    175    33

   土、 再生混凝土及强化再生混凝土的声发射特性进                           RC-100  461    512      0 1252     175    48


   行了对比分析。                                             试块参照标准 GB / T50080-2016 《 普通混凝土

       文章基于声发射技术, 对不同再生粗骨料取代                         拌和物性能试验方法》 进行制作并养护 28d , 再生混

   率( 0 , 30% , 50% , 70% , 100% ) 的再生混凝土进行单         凝土标准试块实物如图 1 所示, 其尺寸为 150mm×

   轴压缩过程的动态监测, 通过加载过程中再生混凝                           150mm×150mm ( 长 × 宽 × 高)。每种取代率制作
   土声发射能量的变化来预测裂缝的开展, 分析声发                           6块试块, 3块测量抗压强度, 建立单轴压缩过程中再
   射优势频率与再生粗骨料取代率( 以下简称取代率)                          生混凝土声发射能量的变化曲线来预测裂缝开展, 分
   的关系。在此基础上, 对不同取代率的再生混凝土                           析声发射优势频率与取代率的关系; 3 块进行循环加
   进行循环加卸载, 考察加载过程中不同取代率再生                           卸载来验证再生混凝土 Kaiser效应的存在性。
   混凝 土 Felicit y 比 的 变 化 规 律, 验 证 再 生 混 凝 土
   Kaiser效应的存在性, 有望为建立再生混凝土损伤
   评估体系提供理论及实践基础。
  1  试验方案

   1.1  试验材料

     试验采用 P · C42.5 级复合硅酸盐水泥; 砂采用
   普通天然河砂, 属中砂; 拌和用水采用自来水; 再生粗
   骨料由山东泰安某建筑拆除产生的废弃混凝土破碎                                       图 1  再生混凝土标准试块实物
   加工而成。再生骨料来源广泛, 成分复杂, 离散性较
   大, 为防止这些因素对试验结果普遍性的影响, 所用                         2  试验过程
   的再生骨料都经过人工挑选, 去除了砖、 瓦、 沥青等物                       2.1  试验设备与参数
   质, 再生混凝土骨料含量大于 98% 。粗骨料的基本                           试验采用美国物理声学公司( PAC ) 的 PCI-2 型
   性能如表 1 所示, 可知再生骨料的粒径分布与天然                         声发射检测系统, 探头与试块采用硅脂耦合。试验
   骨料的一致, 但其表观密度略低, 针、 片状颗粒含量、                       前首先设置一个合适的阈值电压( 门槛) 来滤除噪
   吸 水率及压碎指标均有增加。 这证明再生骨料因具                          声。试验设置的检测门槛为 40dB , 峰值定义时间

               表 1  粗骨料的基本性能                         ( PDT ) 设为 150 μ s , 撞 击 定 义 时 间 ( HDT ) 通 常 取


             粒径 / 表观密度 / 针、 片状颗 吸水率 / 压碎指标 /         PDT 的 2 倍, 设为 300 μ s , 撞击闭锁时间( HLT ) 应
     骨料类型
                       -3
              mm   ( k g · m  ) 粒含量 / %  %  %        大于 HDT , 设为 450 μ s 。

                                                     2.2  试验加载
    再生粗骨料 5~20      2590      9      4.1   16.4

    天然粗骨料 5~20      2712      5      1.0   11.0
                                                        单轴压缩试验按标准 GB / T50081-2019 《 混
                                                                                                1
                                                                                               4
                                                                             2022 年 第 44 卷 第 4 期
                                                                                      无损检测
   70   71   72   73   74   75   76   77   78   79   80