掺再生细骨料UHPC力学性能的研究.docx

掺再生细骨料UHPC力学性能的研究摘要:研究了不同再生细骨料取代率的UHPC在标准养护制度和蒸压养护制度下力学性能的变化规律，并通过细微观试验结果研究了基于界面参数的UHPC力学性能劣化模型。结果表明，随着再生细骨料取代天然砂的比例增加，UHPC的力学性能有所下降；相比天然砂，用再生细骨料制备的UHPC存在更多更复杂的界面薄弱环节。微观试验结果表明，随着再生细骨料取代率的增加，界面过渡区的总长度也随之增大；养护制度不同，界面过渡区的厚度也会有所不同。本文提出一个综合界面参数，表征本研究所测UHPC截面积内各类界面过渡区总面积，通过相关性分析，建立了基于界面参数的力学性能劣化模型，证明界面过渡区总面积的增大是导致UHPC力学性能下降的内在机理。关键字：超高性能混凝土；再生细骨料；力学性能；劣化模型1前言超高性能混凝土(UltraHighPerformanceConcrete,简称UHPC)是一种高强度、高韧性、低孔隙率的超高强水泥基材料U2。虽然问世的时间不长，但因为相比于普通混凝土，其拥有更好的力学性能和耐久性，已经在工程建设领域得到应用。尽管超高性能混凝土具备非常多的优点，但缺点也比较显著，尤其是它的生产成本，制备超高性能混凝土的原材料昂贵，生产成本明显高于普通混凝土，超高性能混凝土价格昂贵，这也导致它难以取代普通混凝土。高昂的成本限制了超高性能混凝土的推广，为了解决制备超高性能混凝土的成本问题，有人提出采用辅助性胶凝材料取代水泥和硅灰心叫用天然河砂或矿石残渣取代石英砂和石英粉-，也可制备出抗压强度满足要求的超高性能混凝土口叫曹宏12。)等人指出白云石砂、白云石粉价格低廉，用这两种材料分别替代UHPC中的石英砂、石英粉后，制备而成的UHPC不仅强度高，且价格更低廉，用这两种材料制备而成的UHPC,其抗压强度最高可达150MPa,而抗折强度也可以达到30MPao水泥混凝土结构通常只有几十年的生命周期，在这些结构完成其使用功能后，I日混凝土就会被废弃。世界上每年拆除的废弃混凝土、混凝土预制构件厂排放的废弃混凝土以及在生产砌块过程中产生的大量不符合标准的砌块均会产生大量的建筑垃圾。建筑垃圾成分复杂，其中废弃混凝土和砂浆所占比例最大】。处理建筑垃圾需要大量的人力和财力，并且建筑垃圾的大量堆积也使得环境问题日益严重。随着城市改造建设步伐的加快，建筑垃圾今后将越来越多。为了解决这些问题，人类开始探索处理这些建筑垃圾的方法，有人提出将废弃混凝土重新破碎、清洗后，当作骨料继续用于混凝土中，这种废弃混凝土再生利用的方法给后面的人提供了研究思路。目前国内外已有很多学者对再生粗骨料的应用进行了研究，但相对而言在再生细骨料在水泥基材料中的应用研究较为薄弱。众所周知，现阶段在建筑行业，对河砂资源长期以来的粗放式开采己经导致我国各地河砂资源匮乏，如果能将再生细骨料替代天然砂，不仅缓解了河砂资源的枯竭，而且消耗了废弃混凝土，一举两得。但是相比于天然砂，再生细骨料具有表观密度小、吸水速率快、吸水率高、含有大量硬化水泥浆、颗粒棱角多、表面粗糙的特点3。陈宗平等采用11种再生细骨料取代率从0100%,级差为10%的水泥砂浆制成标准试块并研究其抗压强度，结果表明：与天然细骨料水泥砂浆相比，再生细骨料砂浆的流动性很好，但是抗压强度有所下降。HirOmiChi等网在相同配合比下，用再生细骨料等质量取代河砂制成再生砂浆并研究其抗压强度，结果表明：再生砂浆的抗压强度会降低。可以看出，再生细骨料取代河砂制成砂浆后，强度会有所下降，但是目前还没有人通过定量化的方法揭示其强度下降的机理，也没有人对界面过渡区性能进行深入研究。综上所述,本文从经济环保的角度出发,拟通过研究再生细骨料替代天然砂，来制备UHPC,并开展掺再生细骨料UHPC力学性能的研究，从骨料/浆体界面性能的角度对其力学性能的变化规律进行机理解释。2试验2.1 原材料水泥：试验用水泥为采用的水泥为福建海螺牌42.5R普通硅酸盐水泥。硅灰：本文采用西宁铁合金厂生产的硅灰，硅灰的粒径为0.10.2m,中值粒径为0.162m,表观密度代为2285kg堆积密度z为204kg/n?。石英粉：本文选用广州市海琦贸易有限公司销售的石英粉，目数为325目以上，SiOz含量超过99.5%。天然砂：天然砂采用闽江河砂，根据标准建筑用砂(GB/T14684-2011)测得天然砂的各项技术指标如表1所示。表1天然砂各项技术指标细度模数堆积密度(kgm3)表观密度(kgm3)空隙率()吸水率()2.1015802728422.5再生细骨料：由陕西龙凤石业有限公司提供，根据标准混凝土和砂浆用再生细骨料(GB/T25176-2010)测得再生细骨料的各项技术指标如表2所示。表2再生细骨料各项技术指标细度模数堆积密度(kgm3)表观密度(kg11p)空隙率()吸水率()2.6513742380456.5水：自来水。减水剂：本文选用福州品杰实验仪器有限公司销售的CX-8型高效减水剂，减水率可达25%左右，钢纤维：赣州某钢丝厂制的表面镀铜光面平直钢纤维,直径约0.15-0.2mm,长度13mmO2.2 试验方法2.2.1 制备1、打清理模具除去模内的杂物，在模具内表面涂上一层脱模剂，方便脱模且脱模后清洗；2、搅拌首先准确称取配合比中的原料的量，然后把细骨料先倒入搅拌机内，干拌1min,待细骨料搅拌均匀之后再倒入硅灰、石英粉、水泥，一起干拌2min左右;搅拌均匀之后再加入已经准备好的溶有减水剂的溶液，第一次大约倒入90%左右，搅拌大约2min,待到减水剂发挥效应，出浆的时候再倒入剩下的10%的溶有减水剂的溶液，并均匀的加入钢纤维；3、成型拌合物浇注三联模中，并放在振动台上振动大约4分钟。4、一个小时后，用刮刀将其抹平，使其表面平整、光滑。2.2.2 养护标准养护制度：试件制备完毕，把试样放在室内静置24h后，拆模，然后给每个试样进行编号，完成了这些工作后，将试样放入标准养护室，标准养护室的温度在1822C之间，湿度95%。蒸压养护制度：试件制备完成静置24h后，对试样进行拆模，编号，然后转入蒸压釜，24h后转入标准养护室中，采用与标准养护的试件进行同条件养护至规定龄期。蒸压养护制度为，抽真空半小时，升温升压1小时，恒温恒压6小时，降压2小时，恒温温度为19020(C,恒压压力为1.2MPa。2.2.3 流动度测试方法拌和物的流动度，按水泥胶砂流动度测定方法(GB2419-1999)进行测定,采用跳桌法。2.2.4 强度测试方法采用北京中科路建仪器设备有限公司生产的DYE-2000型电液式压力试验机，量程为200OkN,参照水泥胶砂强度检验方法(GB/T17671-1999)测3d,7d和28d的抗压、抗折强度。2.2.5 界面过渡区显微硬度测试方法本试验采用的是上海特视精密仪器有限公司生产的型号为THSV-1-800M-AXY自动显微硬度测量仪。测试步骤：(a)将预定龄期折断后预留的试件采用岩相切割机进行切割。(b)将切割后的试件采用型号为LAP-IX高级磨抛光机进行预打磨，接着采用真空干燥箱将AB乳胶压入到试块内部，以减少打磨过程中对界面过渡区和水泥浆体的破坏。(C)将AB乳胶注入完毕后的试件进行打磨抛光，本文选用的四种级别砂纸粒度分别是：280、800、1200、1500。图1为打磨抛光后的示意图。(d)界面过渡区的显微硬度测量：在试件界面内选取10个圆度最接近1的骨料颗粒，为了增加可比性，本文所选择的测量点均在骨料右侧，沿界面法线方向以界面为起始零点向两侧共测试15个点(每个点之间相互错开，间隔10m),结果取10个测试位置平均值。图2为显微硬度仪打点的压痕图。Cement图2显微硬度仪打点的示意图图1打磨抛光后实物图2.2.6 界面过渡区长度测试方法由于UHPC不含粗骨料，细骨料的粒径较小，故采用体视显微镜拍照+AutoCAD处理并测量的方法：(a)先按2.2.5中的步骤(a)(b)(c)对试样进行处理。(b)使用体视显微镜对试样表面进行拍摄，本课题使用的体式显微镜为福州大学土木工程学院的Stemi508型扫描电子显微镜。(c)对拍摄的图片进行处理，截取截面积为10mm×10mm的部分，用AutoCAD软件手动描绘获取界面长度，为了使界面过渡区长度的结果可靠，对每个配合比的试块重复三次试验，最后取平均值，即为界面过渡区的长度。手动描绘如图3(a)(b)所示。需要注意的是，与使用普通砂的UHPC相比，再生细骨料UHPC中存在更多种类的界面过渡区(砂与水泥浆体间的界面过渡区)。如图3(b)中，再生细骨料本身就是天然砂一老界面过渡区一老水泥浆体的三相材料，老界面过渡区在本文中定义为第二类界面过渡区(ITZ2);而当其浇成UHPC时，再生细骨料又会与新的水泥浆体间形成新的界面过渡区，包括天然砂和新水泥浆体的界面过渡区以及老水泥浆体和新水泥浆体的界面过渡区，分别定义为第一类界面过渡区(ITZo和第三类界面过渡区(ITZ3)。图3（a）CAD手动描绘未掺再生细骨料UHPC图3（b）CAD手动描绘掺再生细骨料UHPC的的界面过渡区界面过渡区注：白线为天然砂和新水泥浆体的界面过渡区（第一类界面过渡区）；黄线为天然砂和老水泥浆体的界面过渡区（第二类界面过渡区）；蓝线为老水泥浆体和新水泥浆体的界面过渡区（第三类界面过渡区）2.3 配合比设计表3掺再生细骨料UHPC配合比（单位kgm3）配合比水泥硅灰石英粉天然砂再生细骨料水减水剂钢纤维RO759.067227.72265.674888.1080177.62218.977156R25759.067227.72265.674666.081222.027177.62218.977156R50759.067227.72265.674444.054444.054177.62218.977156R75759.067227.72265.674222.027666.081177.62218.977156RlOO759.067227.72265.6740888.108177.62218.977156注：水股比为0.18；减水剂用量为水泥的2.5%；各配合比再生细骨料取代天然砂的比例分别为0%、25%、50%、75%>100%；钢纤维体积掺量为2%。3试验结果与分析3.1 流动度混凝土工作性的好坏可以用和易性来表示。和易性指的是混凝土在施工时易于拌和、运输、振捣以及浇筑并能获得质量均匀、成型密实的特性。和易性是流行性、粘聚性、保水性三者的综合反映，但是还没有能够整体表现新拌混凝土和易性的测试标准。UHPC中一般用流动度这个主要指标去评价和易性。不同再生细骨料取代率UHPC的流动度如图4所示。图4不同再生细骨料取代率UHPC的流动度变化规律注：”代表流动度：/R代表再生细骨料取代天然砂的取代率。从图4中可以看出当UHPC中未掺有再生细骨料，即再生细骨料取代率为0%时，流动度达到199mm,与再生细骨料取代率为0%相比，随着再生细骨料取代率的增加，当再生细骨料取代率分别为25%、50%、75%和100%时，流动度分别下降了1.51%、4.52%、7.04%和9.05%,流动度分别变为196mm、190mm、185mm和181mm。由此可看出用再生细骨料完全替代天然砂后UHPC的工作性下降了。图4的线性拟合结果见式(1)：尸(")=-0.188%+199.6,R2=0.9886式(1)从式(1)可以看出，流动度尸和再生细骨料取代率口R之间呈现良好的负线性相关性，拟合直线的拟合误差接近U斜率为-0.188,说明随着再生细骨料取代率的增加，流动度有所下降。3.2 抗压强度图5(a)和图5(b)分别给出了标准养护制度和蒸压养护制度下，不同再生细骨料取代率UHPC各龄期(3d、7d、28d)的抗压强度的变化规律。70I130I-，-1001020304050607080901110-IO0IO2030405060708090100IlO%(%)秋()图5(a)不同再生细骨料取代率标准养护图5(b)不同再生细骨料取代率蒸压养护UHPC的抗压强度变化规律UHPC的抗压强度变化规律从图5(a)、图5(b)可以看出，随着再生细骨料取代率的增加，无论是何种养护制度，各龄期UHPC的抗压强度都逐渐下降，且几乎都呈现出明显的线性变化规律。在图5(a)中，对抗压强度心和再生细骨料取代率CDR的关系进行线性拟合，拟合结果见式(2),龄期，的单位为天：几,(叫)=-202x绦+97.812,R2=0.9392式(2a)ZW=7(绦)=<198x既+112.740,R2=0.9244式(2b)tt,r=2s()=-217×¾+123.32&N=0.9838式(2c)从式(2)可以发现在标准养护制度下，各个龄期UHPC的抗压强度启和再生细骨料取代率刃R之间呈现良好的线性关系，拟合误差接近1。式子的斜率为负数，说明随着再生细骨料取代率的增加，UHPC抗压强度降低。在图5(b)中，对抗压强度AU和再生细骨料取代率/R的关系进行线性拟合，拟合结果见式(3),龄期，的单位为天：w=3(¾)=-0.166×¾+158.204,R2=0.9570式(3a)£37(映)=0158x纵+164.046R2=0.9559式(3b)m=28(¾)=-0.161×¾+164.046,R2=0.9801式(3c)从式(3)可以发现在蒸压养护制度下，各个龄期UHPC的抗压强度心和再生细骨料取代率R之间呈现良好的线性关系，拟合误差接近1。式子的斜率为负数，说明随着再生细骨料取代率的增加，UHPC抗压强度降低。3.3 抗折强度I6 ， I I I -IO 0 IO 20 30 40 50 60 70 80 90 IOOIlO图6(a)和图6(b)分别给出了标准养护制度和蒸压养护制度下，不同再生细骨料取代率UHPC各龄期(3d、7d、28d)的抗折强度的变化规律。28，-IOO10203040506070809011IO图6(a)不同再生细骨料取代率标准养护UHPC的抗折强度变化规律图6(b)不同再生细骨料取代率蒸压养护UHPC的抗折强度变化规律4(%)从图6(a)、图6(b)中可以看出，随着再生细骨料取代率的增加，无论是何种养护制度，各龄期UHPC的抗折强度都逐渐下降，且几乎都呈现出明显的线性变化规律。在图6(a)中，对抗折强度力和再生细骨料取代率。R的关系进行线性拟合，拟合结果见式(4),龄期，的单位为天：儿=3(叫)=-066×(Or+22.952,R2=0.9860式(4a)fg(R)=-069×d+23.920,R2=0.9662式(4b)九=283R)=-064×COr+24.642,R2=0.9930式(4c)从式(4)可以发现在标准养护制度下，各个龄期UHPC的抗折强度/和再生细骨料取代率8R之间呈现良好的线性关系，拟合误差接近1。式子的斜率为负数，说明随着再生细骨料取代率的增加，UHPC抗折强度降低。在图6(b)中，对抗折强度/和再生细骨料取代率/R的关系进行线性拟合，拟合结果见式(5),龄期，的单位为天：=3(¾)=-0.053×+36.300,/?2=0.9915式(5a)九=7(纵)=-°°5Ox0r+37.044R2=0.9784式(5b)EJ=28胸R)=-OO53X0R+37.920,R2=0.9862式(5c)从式(5)可以发现在蒸压养护制度下，各个龄期UHPC的抗折强度贝和再生细骨料取代率GR之间呈现良好的线性关系，拟合误差接近Io式子的斜率为负数，说明随着再生细骨料取代率的增加，UHPC抗折强度降低。3.4 折压比图7(a)和图7(b)分别给出了标准养护制度和蒸压养护制度下，不同再生细骨料取代率UHPC各龄期(3d、7d、28d)的折压比的变化规律。图7(a)不同再生细骨料取代率标准养护 UHPC的折压比变化规律4(%)图7(b)不同再生细骨料取代率蒸压养护 UHPC的折压比变化规律从图7(a)、图7(b)中可以看出，随着再生细骨料取代率的增加，无论是何种养护制度，各龄期UHPC的折压比都逐渐下降，且几乎都呈现出明显的线性变化规律。在图7(a)中，对折压比启启和再生细骨料取代率GR的关系进行线性拟合，拟合结果见式(6),龄期，的单位为天：工/工卬=3(外)=T912xlO<x/+0.235,R2=0.9602式(6a)£/£卬=7(外)=-L969xlO4x纵+0.212,/?2=0.9714式(6b)fl<hzx28(¾)=-2.190×104×¾+0.20R2=0.9945式(6c)从式(6)可以发现在标准养护制度下，各个龄期UHPC的折压比儿之和再生细骨料取代率刃R之间呈现良好的线性关系，拟合误差接近1。式子的斜率均为负数，说明随着再生细骨料取代率的增加，UHPC折压比降低。在图4(b)中，对折压比人启I和再生细骨料取代率GR的关系进行线性拟合，拟合结果见式（7）,龄期f的单位为天:Z/Zw=3(¾)=-1.547×10t×cdr+O.23O,R2=0.9391式(7a)ft/mj=7(¾)=1.680×IO-4×¾+0.229,R2=0.9554式(7b)fl/uj=28()=1673×104×¾+0.231,R2=0.9809式(7c)从式（7）可以发现在蒸压养护制度下，各个龄期UHPC的折压比为优U和再生细骨料取代率GR之间呈现良好的线性关系，拟合误差接近1。式子的斜率均为负数，说明随着再生细骨料取代率的增加，UHPC折压比降低。3.5 细微观特征3.5.1 界面过渡区长度表4给出了养护龄期为28d,不同再生细骨料取代率UHPC中各类界面过渡区的长度以及总长度。表4不同再生细骨料取代率UHPC中各类界面过渡区的长度4（单位：mm）配合比I2%/.RO49OO49R50448456RlOO4013760注：4表示第类界面过渡区（天然砂和新水泥浆体的界面过渡区）的长度；4表示第一类界面过渡区（天然砂和老水泥浆体的界面过渡区）的长度：。表示第三类界面过渡区（老水泥浆体和新水泥浆体的界面过渡区）的长度：Wx表示各类界面过渡区总长度。图8给出了养护龄期为28d,各类界面过渡区总长度/,与再生细骨料取代率8R的关系。7040I11111020406080100练()图8界面过渡区总长度与再生细骨料取代率的关系结合表4和图8可知，随着再生细骨料取代率的增加，虽然第一类界面过渡区的长度/l略有下降,但是第二类界面过渡区的长度/2和第三类界面过渡区的长度/3上升幅度更大，故各类界面过渡区的总长度随之增加。主要是因为再生细骨料除了老天然砂外，还含有许多老浆体块，这导致它的密度低于天然砂，如2.1的原材料介绍中可以得到印证，所以用等质量的再生细骨料取代天然砂后，再生细骨料的实际体积含量变多，且界面过渡区的种类也变多，因而界面过渡区变多变长。3.5.2 界面过渡区厚度与显微硬度图9(a)给出了养护龄期28d,配合比RO的天然砂与新水泥浆体及其界面过渡区显微硬度值，图9(b)给出了养护龄期28d,配合比Rl(X)的天然砂与新水泥浆体及其界面过渡区ITZl(第一类界面过渡区)显微硬度值，图9(C)给出了养护龄期28d,配合比RlOO的天然砂与老水泥浆体及其界面过渡区ITZ2(第二类界面过渡区)显微硬度值，图9(d)给出了养护龄期28d,配合比RlOO的老水泥浆体与新水泥浆体及其界面过渡区ITZ3(第三类界面过渡区)显微硬度值。Ccment(Bdw) >HIO-40-20020406080 I(X) 120Distance (m)图9(a)配合比RO的天然砂与新水泥浆体及其界面过渡区ITZi显微硬度值(Bdw)HDistance (m)图9(b)配合比RlOO的天然砂与新水泥浆体及其界面过渡区ITZ1显微硬度值Aggregate1000-1_1 I I .Old cementIOOO-Aggrcgatc ITZ2-40-20O20406080100120Distance(m)图9(c)配合比RlOO的天然砂与老水泥浆体及其界面过渡区ITZ2显微硬度值Distance(m)图9(d)配合比RlOO的老水泥浆体与新水泥浆体及其界面过渡区ITZ3显微硬度值注：SC代表标准养护：AC代表蒸压养护。如图9(a)(b)所示，在两种养护制度下，配合比RO和RlOO的天然砂与新水泥浆体的显微硬度值变化规律相似。标准养护制度下的界面过渡区在0-60m之间，60m之后显微硬度基本趋于平稳，界面过渡区的厚度为60m,两个配合比界面过渡区的平均显微硬度值分别为91MPa和94MPa；蒸压养护制度下的界面过渡区在040m之间，40m之后显微硬度基本趋于平稳，界面过渡区的厚度为40m,两个配合比界面过渡区的平均显微硬度值分别为201MPa和207MPao可以发现，标准养护制度下，界面过渡区的厚度最大，界面过渡区的平均显微硬度硬度值最小；蒸压养护制度下，界面过渡区的厚度最小，界面过渡区的平均显微硬度硬度值最大。如图9(C)所示，配合比Rl(X)出现了天然砂和老水泥浆体界面过渡区，在两种养护制度下界面过渡区的厚度均为40m,界面过渡区的平均显微硬度值分别为78MPa和89MPao发现三种养护制度下界面过渡区的厚度和平均显微硬度值比较相近，这可能是因为老水泥浆体已经水化完全，蒸压养护对水化反应的促进非常有限。如图9(d)所示，老水泥浆体和新水泥浆体的界面过渡区，标准养护制度下的界面过渡区在-2060m之间，界面过渡区的厚度为80m,界面过渡区的平均显微硬度值为97MPa；蒸压养护制度下的界面过渡区在2040m之间，界面过渡区的厚度为60m,界面过渡区的平均显微硬度值分别为183MPa,与标准养护制度相比，界面过渡区变窄，界面过渡区的平均显微硬度值变大。表5给出了不同养护制度下，掺再生细骨料UHPC中各类界面过渡区的厚度4及平均显微硬度值”口表5不同养护制度的UHPC中各类界面过渡区的厚度4及平均显微硬度值”匕养护制度4(m)d2(m)4(m)Hvl(MPa)Hv2(MPa)Hv3(MPa)标准养护(SC)604080947897蒸压养护(AC)40406020789183由表5可知，随着养护制度从标准养护到蒸压养护，第一类界面过渡区的厚度和第三类界面过渡区的厚度有所下降，相反，第一类界面过渡区的平均显微硬度值和第三类界面过渡区的平均显微硬度值有所上升，而第二类界面过渡区的厚度和平均显微硬度值基本没有变化。3.6 基于界面参数的UHPC力学性能劣化机理及模型研究3.6.1 界面参数的提出能够定量描述界面的参数主要为界面过渡区的长度和界面过渡区的厚度，界面过渡区的长度和厚度在3.5中已经获得。通过结合界面过渡区的长度和厚度，提出可表征本研究测试截面积(10mm×10mm)内各类界面过渡区的总面积的界面参数相其表达式如式(8)所示：=lidi式(8)式中，4表示各类界面过渡区的长度，4表示各类界面过渡区的厚度，因为4的单位是mm,4的单位是mm,故J的单位是mn?。表6给出了不同养护制度下，不同再生细骨料取代率的UHPC界面参数八表6不同养护制度下不同再生细骨料取代率的UHPC界面参数&(单位：mm?)养护制度ROR50RlOO标准养护(SC)2.943.283.48蒸压养护(AC)1.962.122.34由表6可以看出，在两种养护制度下，随着再生细骨料取代率的增加，界面参数都在变大，即界面过渡区的面积变大。在三种配合比下，随着养护制度从标准养护到蒸压养护，界面参数都在变小，即界面过渡区的面积也在变小。3.6.2 界面参数与再生细骨料取代率相关性分析标准养护和蒸压养护制度下界面参数J与再生细骨料取代率GR之间的线性拟合相关关系如图10所示。图10界面参数g与再生细骨料取代率/R之间的线性拟合关系图8的线性拟合结果见式(9)0式(9a)金®)=6.25X10-3*%+2.929,N=o.9934另C(GR)=4.75×1O3×¾+1.958，R2=0.9989式(9b)上述拟合直线的心均接近于1,表明J与GR具有良好的线性相关性，且随着再生细骨料取代率的增大，界面参数J随之增大，即界面过渡区的总面积增大。这一良好的线性相关关系表明，本研究所选取的界面参数J可作为细微观尺度上描述再生与普通UHPC,以及不同再生细骨料取代率下的UHPC在界面过渡区性能上本质差异的界面参数。363界面参数与UHPC力学性能相关性分析养护龄期为28d,各力学性能指标与界面参数J之间的线性拟合相关关系如图ll(a)(b)(c)所示。1401 30l) (Cdn) n-dm2)图11(a)抗压强度启与界面参数J之间的线性拟合关系图11(b)抗折强度/与界面参数J之间的线性拟合关系图U(C)折压比/左U与界面参数J之间的线性拟合关系图ll(a)(b)(c)的线性拟合结果见式(10)。fcu()=-34.328×+228.006,/?2=0.9833式(IOa)()=-11.076X+57.962,R2=0.9505式(IOb)flfct()=-0.035×+0.300,R2=0.9612式(IOC)上述拟合直线的K均接近于1,表明五u、7；和工质U均与4具有良好的线性相关性。随着J的增加，力学性能均呈线性下降趋势，即，随着UHPC中界面过渡区总面积增大，UHPC的力学性能变差，这再一次证明，界面过渡区也是UHPC中的薄弱环节，界面过渡区的含量直接影响到UHPC的各项宏观力学性能。式(10)所显示的线性相关关系也证明，本研究所定义的界面参数g是可以决定再生细骨料UHPC宏观力学性能的界面过渡区性能参数，可以定量解释掺再生细骨料UHPC力学性能随再生细骨料取代率增大而下降的内在机理。3.6.4基于界面参数的UHPC力学性能关于再生细骨料取代率的劣化模型将式(9)的各式分别代入到式(10)的各式中，得到养护龄期为28d时，基于J的UHPC宏观力学性能关于再生细骨料取代率Wr的劣化模型Me),如表7所示。表7基于界面参数片的UHPC宏观力学性能的劣化模型MC)劣化模型M)=Kxfi+b力学性能指标养护制度Kb标准养护-0.215127.451九(MPa)蒸压养护-0.163160.784标准养护-0.06925.518WMPa)蒸压养护-0.05237.272标准养护-2.250×1040.1945fJfeu蒸压养护-I.7IO×1O40.2295由于界面参数J均是在再生细骨料取代率为0%、50%和100%的实测值，因此该劣化模型自然适用于再生细骨料取代率为0%、50%和100%；为验证该劣化模型的准确性及有效性，将由该劣化模型得出UHPC在其它再生细骨料取代率下（25%和75%）的预测值和在这些取代率下Au、/、力的实测值进行对比，对比数据及预测值相对于实测值的相对误差如表8所示，相对误差计算公式如式（11）所示。如叶、口苦e八预测值-实测值nn0冲相对联差（%）=4F,+×100%式（11）表8预测值与实际值相对误差分析力学性能养护制度再生细骨料取代率为25%再生细骨料取代率为75%实测值预测值相对误差（）实测值预测值相对误差（）九(MPa)标准养护120.16122.081.59109.73111.331.46蒸压养护159.16156.711.54144.28148.562.97MPa)标准养护23.5223.791.1520.6520.341.50蒸压养护36.1235.970.4231.8133.374.90ftfcu标准养护0.19570.18893.470.18820.17765.63蒸压养护0.22690.22520.750.22050.21671.72如表8所示，采用劣化模型公式对左u、五、亦佚U分别在再生细骨料取代率为25%和75%时得到的预测值与在这些取代率下的实测值相比，其相对误差分别再1.46%2.97%、1.50%-4.90%、1.72%5.63%的范围内波动，相对误差较小，因此认为基于J的UHPC宏观力学性能关于再生细骨料取代率的劣化模型具有较强的可靠性。而这一模型的可靠性，也从另一个侧面反映了本研究所选取的界面参数J的有效性，以及基于界面参数4分析再生细骨料UHPC力学性能变化规律内在机理的可靠性。3.7讨论再生细骨料本身就是天然砂一老界面过渡区一老水泥浆体的三相材料，当其浇成UHPC时，再生细骨料又会与新的水泥浆体间形成新的界面过渡区。因此再生细骨料UHPC中包含更多种类的界面过渡区。通过351节的分析可知，随着再生细骨料取代率的增加，各类界面过渡区的总长度也随之增加，这可能是UHPC力学性能随再生细骨料取代率增大而减小的内在原因。3.5.2节的试验结果还表明，随着养护制度从标准养护到蒸压养护，虽然第二类界面过渡区的厚度和平均显微硬度变化不大，但是第一类界面过渡区和第二类界面过渡区的厚度明显变小，界面过渡区的平均显微硬度明显增大。结合不同养护制度和不同再生细骨料取代率下UHPC宏观力学性能的变化情况，推测界面过渡区的长度、厚度及显微硬度可能是细微观尺度上影响UHPC力学性能的主要性能指标。基于上述分析，3.6节提出表征测试截面积内各类界面过渡区总面积的界面参数(简称界面参数)，通过3.6.2的分析可知，该界面参数与再生细骨料取代率间存在良好的线性相关关系，随再生细骨料取代率增大，界面参数J随之增大3.6.3节的结果表明，界面参数J与UHPC的力学性能如抗压强度、抗折强度、折压比间也存在良好的线性相关关系，随J增大，各项力学性能下降。上述结果证明，本研究所定义的界面参数S可以认为是有效的界面参数，它既能在细微观尺度上描述再生与普通UHPC,以及不同养护制度和不同再生细骨料取代率下的UHPC在界面过渡区性能上的本质差异,又直接影响再生细骨料UHPC宏观力学性能，因此，界面参数J可定量描述UHPC力学性能随再生细骨料取代率增大而下降的内在机理。与此同时，3.6.4节以该界面参数为纽带，建立了UHPC的力学性能关于再生细骨料取代率的劣化模型。该模型对不同再生细骨料取代率下UHPC的各项力学性能指标的预测值与实测值相比，误差较小，因而该劣化模型是可靠的，这也进一步证实了本研究所选取的界面参数J的有效性，以及基于界面参数J分析再生细骨料UHPC力学性能变化规律内在机理的可靠性。4结论(1)提出能表征本研究测试截面积(10mm×10mm)内各类界面过渡区的总面积的界面参数相相关性分析结果表明该界面参数与再生细骨料取代率、UHPC的力学性能均存在良好的线性相关关系，因此该界面参数是能描述不同再生细骨料取代率的UHPC在界面过渡区性能上本质差异的综合参数，且是细微观尺度上能决定UHPC宏观力学性能的关键指标，可定量揭示UHPC力学性能变化规律的内在机理。基于该界面参数，本研究建立UHPC力学性能关于再生细骨料取代率的劣化模型，验证了该模型的准确性。（2）通过基于界面参数的UHPC力学性能劣化模型的研究，发现导致UHPC力学性能下降的内在机理是界面过渡区的面积增大，而面积的增大可能是长度增大所致，也可能是厚度增大所致。通过试验分析，发现随着再生细骨料取代率的增加，各类界面过渡区的总长度也随之增加；随着养护制度从标准养护到蒸压养护，虽然第二类界面过渡区的厚度和平均显微硬度变化不大，但是第一类界面过渡区和第三类界面过渡区的厚度明显变小，界面过渡区的平均显微硬度明显增大。因此，再生细骨料取代率通过影响界面过渡区的长度进而影响UHPC的力学性能,养护制度通过影响界面过渡区的厚度进而影响UHPC的力学性能，而两者的共性都是通过影响界面过渡区的面积进而影响UHPC的力学性能。（3）随着再生细骨料取代天然砂的取代率增加，UHPC的流动度和力学性能均有所下降，当再生细骨料完全取代天然砂后，流动度还有181mm,满足施工要求，蒸压养护制度下，再生细骨料取代率为100%时，其28d的抗压强度和抗折强度分别为140.69MPa和30.54MPa,满足UHPC对力学性能的要求。因此，从施工性能及力学性能上看，采用再生细骨料取代天然砂制备UHPC是可行的。参考文献1 ChanYW,ChuSH.EffectofsilicafumeonsteelfiberbondcharacteristicsinreactivepowderconcreteJ.CementandConcreteResearch,2004,34:1167-1172.2 MorinV5Cohen-TenoudjiEFeylessoufiA,etal.EvolutionofthecapillarynetworkinareactivepowderconcreteduringhydrationprocessJ.CementandConcreteResearch,2002,32:1907-1914.3 RichardP,CheyrezyM.Reactivepowderconcreteswithhighductilityand200-800MPacompressivestrengthJ.ACISpecialPublication,1994,(04):507-518.4 Yunsheng,Z.,S.Wei,L.Sifeng,etal.PreparationofC200greenreactivepowderconcreteanditsstatic-dynamicbehaviorsJ.Ce