火山石是一种多孔、轻质的玻璃质火山喷出岩[1]。云南腾冲地区火山石资源非常丰富。尽管腾冲当地使用火山石制备混凝土的历史由来已久,但在2013年,云南省颁布的《云南省建筑工程结构实体检测技术规程》中要求建筑工程实体验收时须用超声回弹综合法进行评价[2],但在实际工程验收中发现,无论使用行业标准还是云南地方标准中的超声回弹综合法测强曲线来推定腾冲火山石混凝土抗压强度,均存在较大的误差,限制了火山石在混凝土中的应用。
超声回弹综合法是利用已建立的测强曲线方程推定混凝土强度的一种无损检测方法,该方法因充分利用并且结合了回弹法和超声波法的优点[3-4],在推定均质性好的混凝土抗压强度时具有很高的检测精度[5-7],故在工程上被大量推广。但对于采用腾冲火山石等多孔骨料成型的混凝土,依据已建立的超声回弹综合法测强曲线,无法准确地推定混凝土的抗压强度。由于采用超声回弹综合法对轻质多孔骨料成型的混凝土强度进行无损检测研究的文献较少[8-9],并且火山石因产地不同,性能也存在较大的差异[10],故目前对腾冲火山石多孔骨料混凝土超声回弹综合法的研究无可直接借鉴的经验。
为此,文章对比了火山石混凝土与石灰石混凝土回弹值和声速的差异,确定超声回弹综合法应用于火山石混凝土的可行性,建立适用于腾冲火山石混凝土的测强曲线并进行了验证。相关结果对使用腾冲火山石混凝土的建筑工程实体验收具有一定的指导意义,也能为多孔骨料无损检测标准的建立提供参考。
1. 原材料与试验方法
1.1 原材料
水泥为海螺P·O 42.5型普通硅酸盐水泥,其主要物理性能如表1所示。矿物掺合料为火山灰,比表面积为310 m2·kg−1,28 d活性指数为78%。粗集料为火山石,5~25 mm连续级配,其基本性能指标如表2所示。细集料为机制砂,细度模数为3.1,其基本性能指标如表3所示。外加剂为聚羧酸高性能减水剂,固含量为10.7%,(质量百分比,下同)减水率为32.9%。水采用城市自来水。
密度/(g · cm−3) | 比表面积/(m2 · kg−1) | 凝结时间/min | 抗折强度/MPa | 抗压强度/MPa | |||
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初凝 | 终凝 | 3 d龄期 | 7 d龄期 | 3 d龄期 | 7 d龄期 | ||
265 | 309 | 100 | 240 | 5.3 | 7.8 | 27.8 | 46.5 |
松散堆积密度/(kg · m−3) | 紧密堆积密度/(kg · m−3) | 表观密度/(kg · m−3) | 粒径/mm | 24h吸水率/% | 压碎值/% |
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1 270 | 1 340 | 2 570 | 5~25 | 2.5 | 15 |
松散堆积密度/(kg · m−3) | 紧密堆积密度/(kg · m−3) | 表观密度/(kg · m−3) | 饱和面干吸水率/% | 压碎值/% | 石粉含量/% |
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1 470 | 1 690 | 2 610 | 1.2 | 23 | 3.9 |
1.2 火山石混凝土配合比
试验依据标准JGJ55—2011《普通混凝土配合比设计规程》设计了C15,C20,C30,C40,C50,C60共6种强度等级的火山石混凝土,通过对腾冲市周边预拌混凝土搅拌站的调研与试配,得到坍落度控制在200±20 mm的腾冲地区常用的火山石混凝土配合比(见表4)。