凍融后再生混凝土力學性能試驗研究

陳曉東

摘 要： 本文通過快速凍融法，對凍融循環后的再生混凝土（粗骨料取代率100%）與普通混凝土的質量、動彈性模量、抗壓強度等進行對比研究。得出以下主要結論：加入引氣劑的混凝土，動彈模可做為破壞的評定指標。

關鍵詞：再生混凝土 凍融循環 粘結性能

中圖分類號：TU528 文獻標識碼：A 文章編號：1003-9082（2017）05-0235-01

引言

基于再生混凝土符合當下我國的可持續發展[1]，受到越來越多專家的關注。杜婷根據再生混凝土性能特點[2]，驗證了這種材料使用的可能性；王晨霞等人通過再生混凝土中心拔出試驗[3]，得出粗骨料取代率不同及錨固長度不同下鋼筋與再生混凝土間荷載-滑移曲線；崔正龍等人通過試驗對再生混凝土耐久性的的指標進行了探索[4]。粘結滑移是再生混凝土與鋼筋協同工作的前提，王博通過力學性能的分析[5]，對粘結滑移問題進行了研究與探索；安新正則在凍融循環后[6]，研究分析了再生混凝土與鋼筋的粘結與滑移。本文結合文獻[7]通過對比普通混凝土與再生混凝土的基本力學性能，制作中心拔出試件，對凍融循環后再生混凝土與鋼筋的粘結與滑移做進一步的探討。

一、凍融后再生混凝土力學性能

1.再生骨料的基本性能

試驗參照《建筑用卵石、碎石》GB/T 14685-2011、《混凝土用再生粗骨料》GB/T 25177-2010、《輕集料及其試驗方法》GB/T 17431.2-2010，對再生粗骨料基本性能進行測定。

1.1外形和結構

破碎的試塊大多數呈現不規則的形狀，表面粗糙，骨料表面裂縫和空隙清晰可見，并在制作過程中產生大量的灰塵。

1.2材料特性

據相關數據統計，再生骨料24h的吸水率是一般天然骨料吸水率的5倍，這是因為，再生骨料由于表面粗糙，表面積大于天然骨料的，而且再生骨料內部存大量的裂縫與空隙，在制作過程中會產生大量的粉塵，吸附在再生骨料表面，最終導致再生骨料吸水率增大。據相關數據統計，再生骨料的堆積密度和表觀密度分別是天然骨料的0.83倍和0.84倍，再生骨料的密度降低是因為結構的組成中含有大量的水泥砂漿。再生混凝土的密度和彈性模量會隨著骨料的密度降低后而下降。

1.3其他材料

水泥：內蒙古草原水泥有限責任公司生產PO42.5普通硅酸鹽水泥；

再生粗骨料：將強度為C50的建筑廢棄混凝土經破碎，篩分為5-31.5mm連續粒級；

天然骨料：5-31.5mm連續粒級天然碎石；

細骨料：中砂，含泥量3.2%，細度模數2.6；

鋼 筋：包頭鋼鐵集團有限公司生產的HRB400級筋；

外加劑：木質素磺酸鈣；

水：普通自來水，符合JGJ63-2006要求。

2.試件尺寸

參照《混凝土結構耐久性設計規范》GB/T50476-2008 、《水工混凝土試驗規程》DL/T5150-2001和《混凝土試驗用振動臺》JG/T3020-94試驗設計100mm×100mm×100mm和 100mm×100mm×400mm試件用于測定凍融循環后再生混凝土質量損失率，動彈性模量，抗壓強度，綜合考慮以上因素，本文參考《普通混凝土配合比設計規程》JGJ55-2011進行再生混凝土適配。

3.試驗內容

采用《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標準》（GB/T 50082-2009）快凍法進行凍融循環試驗。

采用DT-W18型動彈性模量測定儀，測定混凝土凍融前后初始基頻，頻率測量范圍：100Hz～20kHz，測量誤差<2%，頻率靈敏度：1Hz；本試驗使用的是北京數智意隆儀器有限公司生產 KDR-V9 型凍融機，該設備主要由以下設備組成：冷卻裝置、凍融箱、控制儀表。凍融箱內可以擺放 28 個截面為100mm×100mm，高為400mm的橡膠套桶。在凍融過程中，將試件放入橡膠桶內，內部裝滿水，并保證水位高度始終保持高出試件頂面 20mm 。橡膠桶體外側充滿防凍液。

4.試驗結果及分析

隨著凍融循環次數的增加，混凝土質量損失率逐漸加大，在凍融次數小于100次時，再生混凝土質量損失率均大于普通混凝土；在凍融次數大于100次之后，摻引氣劑的混凝土質量損失率小于不摻引氣劑的普通混凝土；在100次凍融循環后RC1組與NC2組質量損失率較為接近，因為RC1組中摻入引氣劑，提高了試塊的抗凍性能；200次凍融循環后，四組質量損失率差別較大，RC2組最大為0.66%，損壞；NC1組最小0.06%；由此我們可以看出，引氣劑可以有效的改善混凝土的抗凍性能，所以摻入引氣劑的混凝土不適合用質量損失率來做為破壞的評估指標。

由于相對動彈模檢測的方便性，被廣泛采用，Sun W.認為提出動彈模檢測混凝土抗凍性能的重要因素，文獻也提出了相應的結論。

動彈性模量的損失率隨著凍融循環次數的增加而相應的增加，當凍融次數小于50次時，四組試塊，損失率均趨于平緩；凍融次數大于50次時，RC2損失率突然加快，其他三組緩慢均勻增加，直到150次時RC2動彈性模量損失率超過規范標準，損壞；NC2動彈性模量損失率為12%，RC1動彈性模量損失率為10%，再生混凝土的動彈性模量損失率小于普通混凝土，這是因為RC1組摻入了引氣劑，提高了再生混凝土的抗凍性能；大于150次之后，NC2和RC1動彈性模量損失率速度加大，到200次之后NC2動彈性模量損失率為39%，RC1動彈性模量損失率為31%。動彈性模量是凍融循環后評定破壞標準的一個重要性指標。

混凝土的抗壓強度損失率隨著凍融循環次數的增加成線性增加，當凍融次數小于50次時，各組抗壓強度損失率變化緩慢；當凍融次數大于50次時，各組抗壓強度損失率均逐漸增大，在凍融循環次數小于150次時，NC1組與RC1組之間差值逐漸增大；當凍融次數大于150次時，抗壓強度損失率均成線性增長；凍融次數為200次時，最大抗壓強度損失率為RC2組45%，其次是RC1組33%，最小是NC1組24%。

二、結論

本文采用快速凍融法，通過對比凍融循環后普通混凝土與再生混凝土的質量損失率、動彈模損失率及抗壓強度損失率研究了再生混凝土的力學性能主要結論如下：

經200次凍融循環后，普通混凝土與再生混凝土質量損失率比為1：3；動彈性模量損失率比為1：3.6；抗壓強度損失率比為1：1.5；

參考文獻

[1]李惠強，杜婷，吳賢國.混凝土資源再生骨料技術經濟可行性與發展研究[J].土木工程學報，2002，1（1）：36-40.

[2]杜婷，李惠強，覃亞偉，鐘聲華.再生混凝土未來發展的探討[J].混凝土，2002，（4）：49-50.

[3]王晨霞，吳瑾，陳志輝.鋼筋與再生混凝土粘結滑移性能的試驗研究[J].土木工程學報，2013，46（2）：225-231.

[4]崔正龍，大芳賀義喜，北遷政文等.再生粗骨料混凝土耐久性能的試驗研究[J].硅酸鹽通報，2007，26（6）：1107-1111.

[5]王博，白國良，代慧娟，吳淑海.再生混凝土與鋼筋粘結滑移性能的試驗研究及力學分析[J].工程力學，2013，30（10）：54-64.

[6]安新正， 易成， 王小學， 姜新佩. 凍融后鋼筋與再生混凝土粘結性能研究[J].實驗力學，2013，4（2）：227-234.

[7]施士升，凍融循環對混凝土力學性能的影響.土木工程學報，1998，30（4）：35-42