冻融后再生混凝土力学性能试验研究

陈晓东

摘 要： 本文通过快速冻融法，对冻融循环后的再生混凝土（粗骨料取代率100%）与普通混凝土的质量、动弹性模量、抗压强度等进行对比研究。得出以下主要结论：加入引气剂的混凝土，动弹模可做为破坏的评定指标。

关键词：再生混凝土 冻融循环 粘结性能

中图分类号：TU528 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2017）05-0235-01

引言

基于再生混凝土符合当下我国的可持续发展[1]，受到越来越多专家的关注。杜婷根据再生混凝土性能特点[2]，验证了这种材料使用的可能性；王晨霞等人通过再生混凝土中心拔出试验[3]，得出粗骨料取代率不同及锚固长度不同下钢筋与再生混凝土间荷载-滑移曲线；崔正龙等人通过试验对再生混凝土耐久性的的指标进行了探索[4]。粘结滑移是再生混凝土与钢筋协同工作的前提，王博通过力学性能的分析[5]，对粘结滑移问题进行了研究与探索；安新正则在冻融循环后[6]，研究分析了再生混凝土与钢筋的粘结与滑移。本文结合文献[7]通过对比普通混凝土与再生混凝土的基本力学性能，制作中心拔出试件，对冻融循环后再生混凝土与钢筋的粘结与滑移做进一步的探讨。

一、冻融后再生混凝土力学性能

1.再生骨料的基本性能

试验参照《建筑用卵石、碎石》GB/T 14685-2011、《混凝土用再生粗骨料》GB/T 25177-2010、《轻集料及其试验方法》GB/T 17431.2-2010，对再生粗骨料基本性能进行测定。

1.1外形和结构

破碎的试块大多数呈现不规则的形状，表面粗糙，骨料表面裂缝和空隙清晰可见，并在制作过程中产生大量的灰尘。

1.2材料特性

据相关数据统计，再生骨料24h的吸水率是一般天然骨料吸水率的5倍，这是因为，再生骨料由于表面粗糙，表面积大于天然骨料的，而且再生骨料内部存大量的裂缝与空隙，在制作过程中会产生大量的粉尘，吸附在再生骨料表面，最终导致再生骨料吸水率增大。据相关数据统计，再生骨料的堆积密度和表观密度分别是天然骨料的0.83倍和0.84倍，再生骨料的密度降低是因为结构的组成中含有大量的水泥砂浆。再生混凝土的密度和弹性模量会随着骨料的密度降低后而下降。

1.3其他材料

水泥：内蒙古草原水泥有限责任公司生产PO42.5普通硅酸盐水泥；

再生粗骨料：将强度为C50的建筑废弃混凝土经破碎，筛分为5-31.5mm连续粒级；

天然骨料：5-31.5mm连续粒级天然碎石；

细骨料：中砂，含泥量3.2%，细度模数2.6；

钢 筋：包头钢铁集团有限公司生产的HRB400级筋；

外加剂：木质素磺酸钙；

水：普通自来水，符合JGJ63-2006要求。

2.试件尺寸

参照《混凝土结构耐久性设计规范》GB/T50476-2008 、《水工混凝土试验规程》DL/T5150-2001和《混凝土试验用振动台》JG/T3020-94试验设计100mm×100mm×100mm和 100mm×100mm×400mm试件用于测定冻融循环后再生混凝土质量损失率，动弹性模量，抗压强度，综合考虑以上因素，本文参考《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55-2011进行再生混凝土适配。

3.试验内容

采用《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》（GB/T 50082-2009）快冻法进行冻融循环试验。

采用DT-W18型动弹性模量测定仪，测定混凝土冻融前后初始基频，频率测量范围：100Hz～20kHz，测量误差<2%，频率灵敏度：1Hz；本试验使用的是北京数智意隆仪器有限公司生产 KDR-V9 型冻融机，该设备主要由以下设备组成：冷却装置、冻融箱、控制仪表。冻融箱内可以摆放 28 个截面为100mm×100mm，高为400mm的橡胶套桶。在冻融过程中，将试件放入橡胶桶内，内部装满水，并保证水位高度始終保持高出试件顶面 20mm 。橡胶桶体外侧充满防冻液。

4.试验结果及分析

随着冻融循环次数的增加，混凝土质量损失率逐渐加大，在冻融次数小于100次时，再生混凝土质量损失率均大于普通混凝土；在冻融次数大于100次之后，掺引气剂的混凝土质量损失率小于不掺引气剂的普通混凝土；在100次冻融循环后RC1组与NC2组质量损失率较为接近，因为RC1组中掺入引气剂，提高了试块的抗冻性能；200次冻融循环后，四组质量损失率差别较大，RC2组最大为0.66%，损坏；NC1组最小0.06%；由此我们可以看出，引气剂可以有效的改善混凝土的抗冻性能，所以掺入引气剂的混凝土不适合用质量损失率来做为破坏的评估指标。

由于相对动弹模检测的方便性，被广泛采用，Sun W.认为提出动弹模检测混凝土抗冻性能的重要因素，文献也提出了相应的结论。

动弹性模量的损失率随着冻融循环次数的增加而相应的增加，当冻融次数小于50次时，四组试块，损失率均趋于平缓；冻融次数大于50次时，RC2损失率突然加快，其他三组缓慢均匀增加，直到150次时RC2动弹性模量损失率超过规范标准，损坏；NC2动弹性模量损失率为12%，RC1动弹性模量损失率为10%，再生混凝土的动弹性模量损失率小于普通混凝土，这是因为RC1组掺入了引气剂，提高了再生混凝土的抗冻性能；大于150次之后，NC2和RC1动弹性模量损失率速度加大，到200次之后NC2动弹性模量损失率为39%，RC1动弹性模量损失率为31%。动弹性模量是冻融循环后评定破坏标准的一个重要性指标。

混凝土的抗压强度损失率随着冻融循环次数的增加成线性增加，当冻融次数小于50次时，各组抗压强度损失率变化缓慢；当冻融次数大于50次时，各组抗压强度损失率均逐渐增大，在冻融循环次数小于150次时，NC1组与RC1组之间差值逐渐增大；当冻融次数大于150次时，抗压强度损失率均成线性增长；冻融次数为200次时，最大抗压强度损失率为RC2组45%，其次是RC1组33%，最小是NC1组24%。

二、结论

本文采用快速冻融法，通过对比冻融循环后普通混凝土与再生混凝土的质量损失率、动弹模损失率及抗压强度损失率研究了再生混凝土的力学性能主要结论如下：

经200次冻融循环后，普通混凝土与再生混凝土质量损失率比为1：3；动弹性模量损失率比为1：3.6；抗压强度损失率比为1：1.5；

参考文献

[1]李惠强，杜婷，吴贤国.混凝土资源再生骨料技术经济可行性与发展研究[J].土木工程学报，2002，1（1）：36-40.

[2]杜婷，李惠强，覃亚伟，钟声华.再生混凝土未来发展的探讨[J].混凝土，2002，（4）：49-50.

[3]王晨霞，吴瑾，陈志辉.钢筋与再生混凝土粘结滑移性能的试验研究[J].土木工程学报，2013，46（2）：225-231.

[4]崔正龙，大芳賀義喜，北迁政文等.再生粗骨料混凝土耐久性能的试验研究[J].硅酸盐通报，2007，26（6）：1107-1111.

[5]王博，白国良，代慧娟，吴淑海.再生混凝土与钢筋粘结滑移性能的试验研究及力学分析[J].工程力学，2013，30（10）：54-64.

[6]安新正， 易成， 王小学， 姜新佩. 冻融后钢筋与再生混凝土粘结性能研究[J].实验力学，2013，4（2）：227-234.

[7]施士升，冻融循环对混凝土力学性能的影响.土木工程学报，1998，30（4）：35-42