不同替代率下再生混凝土抗凍性能影響研究

摘 要：為了研究9.5～16 mm粒徑范圍內的再生粗骨料等質量替代同粒徑范圍內天然粗骨料后對再生混凝土抗凍性能的影響，分別采用普通干燥再生粗骨料和高強水泥砂漿包裹再生粗骨料2種狀態下的再生粗骨料，以替代率為0%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%等質量替代天然粗骨料，分別配制11種C30混凝土，將天然混凝土作為參照，對不同替代率下的再生混凝土試塊進行凍融試驗。結果表明，普通干燥再生粗骨料替代率為50%時其抗凍性能與天然混凝土抗凍性能基本相同；高強水泥砂漿包裹后再生粗骨料對應再生混凝土抗凍性能均劣于天然混凝土抗凍性能。

關鍵詞：再生粗骨料；替代率；再生混凝土；抗凍性能

中圖分類號：

TU528.59；TQ178

文獻標志碼：

A文章編號：

1001-5922（2024）01-0098-04

Study on bonding performance of externally bonded carbon fiber cloth for concrete reinforcement

YAO Yufeng1，YANG Yadong2，LIU Shicheng3

（1.School of Architectural Engineering，Yangling Vocational and Technical College，Yangling 712100，Shaanxi China；

2.Scegc No.6 construction engineering group company Co.，Ltd.，Xianyang 712000，Shaanxi China；

3.Liuzhou Architectural Design Science Research Institute Limited Company，Liuzhou 545000，Guangxi China）

Abstract：To study the effect of replacing natural coarse aggregate with recycled coarse aggregate of the same particle size range of 9.5 ～16 mm on the frost resistance of recycled concrete，two types of recycled coarse aggregate，namely ordinary dry recycled coarse aggregate and high-strength cement mortar wrapped recycled coarse aggregate，were used.The natural coarse aggregate was replaced by mass with 0%，10%，20%，30%，40%，50%，60%，70%，80%，90%" and 100% respectively，and 11 kinds of C30 concrete were prepared.The natural concrete was used as a reference，and the recycled concrete specimens with different replacement ratios were subjected to freeze-thaw tests.The results showed that the frost resistance of ordinary dry recycled coarse aggregate with a replacement ratio of 50% was basically the same as that of natural concrete.The frost resistance of recycled concrete corresponding to recycled coarse aggregate wrapped with high-strength cement mortar was inferior to that of natural concrete.

Key words：recycled coarse aggregate；replacement rate；recycled concrete；frost resistance

建筑業的發展往往是以資源消耗和環境污染為代價實現的。據統計，從1900～2000年，水泥產量從0.1億t增至16.6億t，每生產1億t水泥需要原材料為1.92億t。近5年來，我國每年產生近 20 億 t 的建筑固體廢棄物［1］，部分城市一年產生的建筑垃圾占該城市垃圾總量的35%～40%［2］。由此可見，隨著建筑業的發展，其所需的大量建筑原材料必然導致資源減少、生態破壞。實現資源循環利用避免生態破壞勢在必行。因此，再生混凝土的利用可以解決這一問題，有效解決廢棄混凝土處理困難、天然骨料供應緊缺和環境污染等難題［3］，以達到保護環境的目的。將廢棄混凝土經過破碎充當粗骨料或者再生集料拌合混凝土循環使用稱為再生混凝土或者再生集料混凝土（RAC）。為使得再生混凝土得到良好的應用，許多學者對其進行了大量研究，如研究了再生混凝土的抗凍性能［4-7］;進行了將再生骨料作為路床填料的研究應用［8］；研究了再生骨料海水海砂混凝土耐久性研究［9］。然而，在一定粒徑范圍內用普通干燥再生粗骨料和高強水泥砂漿包裹處理后的再生粗骨料，以小區間替代率等質量替代天然粗骨料對再生混凝土抗凍性能影響的報道較少。在實際工程中，會有部分再生混凝構件長期處于凍融循環和復合鹽侵蝕的環境中，易對再生混凝土造成損傷破壞，直接影響著結構的使用壽命［10］。

本文主要針對普通干燥再生粗骨料和高強水泥砂漿包裹再生粗骨料后的2種狀態下再生粗骨料對再生混凝土抗凍性能研究，旨在為再生粗骨料在實際工程中的應用提供指導與參考。

1 試驗材料與方法

1.1 試驗材料

P·O52.5R各項指標見表1，使用該水泥拌合成水膠比為0.3的砂漿，包裹浸水飽和狀態下的再生粗骨料，自然晾干后，浸水養護28 d，形成裹漿再生粗骨料。減水劑為奈系高效能減水劑；再生粗骨料為廢棄C30混凝土經機械破碎級配合理的骨料，壓碎指標為14.3%，吸水率為4.8%；天然粗骨料（NC）采用5～31.5 mm連續級配碎石，含泥量為0.17%；天然細骨料（NF）采用人工水洗砂。試驗用水采用當地自來水。

1.2 試驗混凝土配合比設計

根據混凝土和易性要求，塌落度設計值為170 mm，設計強度為C30，普通干燥再生粗骨料和高強水泥砂漿包裹改性后2種再生粗骨料對應再生混凝土分別設計11組試驗。再生混凝土水膠比均不變，2種再生粗骨料均以替代率為0%～100%等質量替代天然粗骨料，具體每組配合比設計詳細情況，見表2。

1.3 試驗方法

塌落度設計值為170 mm，旨在滿足泵送混凝土和易性要求；整個試驗方法依據的標準是GB/T 50080—2002《普通混凝土拌合物性能試驗方法》。試驗所用的試件設計尺寸均為100 mm×100 mm×400 mm，試件在模具中澆筑完畢后，放置在振動臺上振搗成型，靜置24" h后拆模，養護28 d，以GB/T"" 500882—2009《普通混凝土長期性和耐久性能試驗方法標準》為依據，進行凍融循環試驗。試驗過程中保持凍融機溫度介于-20～20 ℃往復循環，每個凍融循環時間約為3～4 h。當出現以下3種情況之一時，該試件凍融試驗結束：①質量損失率超過5%；②凍融循環次數達到300；③相對動彈性模量下降超過60%。

2 試驗結果與分析

2.1 普通干燥再生粗骨料（GA）對應再生混凝土凍融試驗結果

普通干燥再生粗骨料對應再生混凝土凍融試驗結果如表3所示;圖1和圖2為質量損失率及相對動彈性模量變化趨勢圖。

由圖1、圖2變化趨勢圖得知，大部分試件基本都是由于質量損失率大于5%之后導致凍融循環結束，或者質量損失率與相對動彈性模量均不滿足要求時導致凍融結束，鮮有僅相對動彈性模量不符合要求導致凍融結束。由圖1看出，隨著凍融循環次數增加質量損失率整體呈現上升趨勢，除再生粗骨料替代率50%對應再生混凝土外，其余再生混凝土質量損失率在每一次循環之后，基本都大于天然混凝土，最終導致凍融循環次數少于天然混凝土，即抗凍性能均弱于天然混凝土。根據圖1、圖2顯示，替代率為50%的再生混凝土與天然混凝土質量損失率和相對動彈性模量相比偏差不大，凍融循環次數一致，抗凍性能差異不大。

2.2 高強水泥砂漿包裹再生粗骨料（BA）

對應再生混凝土凍融試驗結果

高強水泥砂漿包裹再生粗骨料對應再生混凝土凍融試驗結果如表4所示，圖3和圖4為質量損失率及相對動彈性模量變化趨勢圖。

由圖3、圖4可知，大部分試件基本都是相對動彈性模量低于60%導致凍融試驗結束，或者質量損失率及相對動彈性模量均不符合要求時凍融結束，沒有僅質量損失率不符合要求致使凍融結束。再生混凝土因質量損失率及相對動彈性模量不符合要求導致凍融循環次數均低于天然混凝土凍融循環次數，即抗凍性能弱于天然混凝土。

3 結語

普通干燥再生粗骨料和高強水泥砂漿包裹再生粗骨料，以不同替代率在粒徑9.5～16 mm，等質量替代同粒徑天然粗骨料，并對再生混凝土抗凍性能進行凍融試驗，結果表明：（1）普通干燥再生粗骨料替代率為50%時與天然混凝土抗凍性能基本相同；（2）高強水泥砂漿包裹再生粗骨料（吸水飽和狀態）混凝土抗凍性能均低于天然混凝土，再生粗骨料非吸水飽和或者干燥狀態下對其負面影響較小；（3）普通干燥再生粗骨料混凝土基本上是由于質量損失率低于5%導致凍融試驗結束，高強水泥砂漿包裹再生粗骨料混凝土基本上是相對動彈性模量低于60%導致凍融試驗結束。

【參考文獻】

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［2］ 黃春暉，張喆，錢若霖.建筑垃圾再生料在路基施工中的應用［J］.粘接，2021，47（8）：80-83.

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［4］ 侯斌，裴俊華，劉巖，等． 再生混凝土凍融破壞研究進展［J］．四川建材.2023，49（1）：9-11．

［5］ 魏達，朱平華，王新杰，等.再生粗骨料附著砂漿含量對再生混凝土抗 凍 耐 久 性 的 影 響 ［ J］.硅 酸 鹽 通 報，2021，40（3）：76-77.

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［7］ 夏冬桃，劉炎昌，吳方紅，等.基于正交試驗的聚合物改性再生透水混凝土抗凍性能研究［J］.沈陽建筑科技大學學報（自然科學版），2023，39（4）：707-715．

［8］ 張鑫華，孫玉齊.建筑垃圾再生路床填料膠結性能Evd檢測分析［J］.粘接，2023，50（4）：118-120．

［9］ 江明超．再生骨料海水海砂混凝土耐久性研究［D］.廣州：廣東工業大學，2022．

［10］ WANG B，YAN L，FU Q，et al.A comprehensive review on recycled aggregate and recycled aggregate concrete［J］.Resources Conservation and Recycling，2021，171（5）：105565.