Page 76 - 无损检测2022年第四期

王炳雷,等:
再生混凝土的声发射特性及 Kaiser效应
凝土物理力学性能试验方法标准》 进行。循环加卸
载分为 4 次, 加载上限( 相对应力) 分别为 0.2 , 0.5 ,
0.8 和 1.0 , 相对应力为当前加载应力与峰值应力的
比值。加载试验现场如图 2 所示。
图 2 加载试验现场
不同取代率再生混凝土的抗压强度及其变化趋
势如图 3 所示, 误差棒表示的是试验结果的标准偏
差。由图 3 可见, 随取代率的增加, 再生混凝土抗压
强度先增大后减小, 在取代率达到 30% 时抗压强度
达到最大值 34.1MPa , 当 取 代 率 达 到 100% 时, 抗
压强度 为 27.6MPa , 与 普 通 混 凝 土 相 比, 降 低 约
15% 。当取代率为 30% 时, 抗压强度增加的原因可
能是: ① 在此取代率下再生粗骨料与天然粗骨料两
者形成的级配 更为良 好; ② 再 生 骨 料 表 面 更 为 粗
糙, 受压过程中骨料与水泥石之间的摩擦力增大; ③
再生骨料吸水率较大, 在制作过程中吸收了更多的
水分, 这些水分在养护过程中释放出来, 形成“ 内养
护” 作用。但由于再生骨料本身性质的劣化, 过多再
生骨料掺入会使再生混凝土的抗压强度降低。该试
验变化趋势与参考文献[ 17 ] 的试验结论相似。抗压
强度试验及离散性分析结果如表 3 所示。
图 3 不同取代率再生混凝土抗压强度及其变化趋势
表 3 抗压强度试验及离散性分析结果
试件编号 平均值 / MPa 标准偏差 / MPa 变异系数 / %
NC 32.59 0.90
RC-30 34.10 1.32
RC-50 30.70 0.55
RC-70 28.60 1.23
RC-100 27.60 0.99
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2022 年 第 44 卷 第 4 期
无损检测
3 结果与讨论
3.1 再生混凝土声发射能量与裂缝开展的关系
不同取代率再生混凝土的声发射能量 - 时间 - 相
对应关系如图 4 所示。由图 4 ( a ) 可知, 普通混凝土
在受压初期( 相对应力为 0~0.3 ) 有少量能量产生,
这是因为随着混凝土弹性变形及内部空隙的压实,
试块表面此时无明显现象; 随着应力( 相对应力为
0.3~0.8 ) 稳定增长, 声发射能量减小并趋于稳定,
此时混凝土内部开始出现微裂缝, 微裂缝随着应力
增加稳定发展。在中后期内部裂缝会逐渐扩展并相
互贯通, 试块最初出现的裂缝靠近试块的表层, 位于
试块的中央, 试块在垂直( 竖向) 方向为压缩, 水平方
向膨胀。随着荷载的继续增加, 新的裂缝逐渐向两
端发展, 试块开始外鼓; 当进入加载后期( 相对应力
为 0.8~1.0 ), 声发射能量急剧增加, 试块中间的裂
缝向两侧发展形成正倒相连的“ 八” 字型, 表面贯通
的宏观裂缝快速发展。断裂时, 可以听到细微的劈
裂声; 峰值应力过后, 声发射能量减小并逐渐趋于
零, 宏观裂缝延伸贯通, 表层混凝土压碎而剥落, 试
块最终呈现“ 锥形” 的破坏形态。
由图 4 ( b ) ~ ( e ) 可知, 再生混凝土单轴压缩过
程中能量变化的形式与普通混凝土的基本相似, 但
呈现以下特点。
( 1 )声发射峰值能量均有升高且升高幅度随取
代率的增加而增大。再生骨料具有大量缺陷和初始
损伤, 再生混凝土内部初始缺陷的数量随着取代率
的增加而变多。在加载初期更多的内部孔隙与缺陷
被压实闭合, 产生更高的声发射能量。在加载后期,
再生混凝土的破坏不仅包括再生骨料与新砂浆界面
的破坏, 还包括再生骨料附着砂浆的破坏以及附着
砂浆与新砂浆界面的开裂, 破坏的种类与数量更多,
因此产生的声发射峰值能量更高。
( 2 )随着取代率的增加, 在加载中期产生声发
射能量更多。这是因为随着再生混凝土中再生骨料
含量的增加, 性质较差的再生骨料含量增加, 在更低
应力下再生混凝土内部产生的破坏更多; 产生的声
发射能量也随之增加。
3.2 取代率对声发射信号优势频率的影响
2.75
优势频率是指大多数频率分量所处的频率区间
3.86
值。试验中指的是大多数平均频率所处的频率区
1.78
间。图 5 所示为不同取代率再生混凝土优势频率随
4.30
相对应力的变化曲线, 可见, 再生混凝土与普通混凝
3.57