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(nèi)的再生粗骨料等質(zhì)量替代同粒徑范圍內(nèi)天然粗骨料后對(duì)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(qiáng)水泥砂漿包裹再生粗骨料2種狀態(tài)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(zhì)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(duì)不同替代率下的再生混凝土試塊進(jìn)行凍融試驗(yàn)。結(jié)果表明，普通干燥再生粗骨料替代率為50%時(shí)其抗凍性能與天然混凝土抗凍性能基本相同；高強(qiáng)水泥砂漿包裹后再生粗骨料對(duì)應(yīng)再生混凝土抗凍性能均劣于天然混凝土抗凍性能。

關(guān)鍵詞：再生粗骨料；替代率；再生混凝土；抗凍性能

中圖分類號(hào)：

TU528.59；TQ178

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：

A文章編號(hào)：

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(yè)的發(fā)展往往是以資源消耗和環(huán)境污染為代價(jià)實(shí)現(xiàn)的。據(jù)統(tǒng)計(jì)，從1900～2000年，水泥產(chǎn)量從0.1億t增至16.6億t，每生產(chǎn)1億t水泥需要原材料為1.92億t。近5年來(lái)，我國(guó)每年產(chǎn)生近 20 億 t 的建筑固體廢棄物［1］，部分城市一年產(chǎn)生的建筑垃圾占該城市垃圾總量的35%～40%［2］。由此可見(jiàn)，隨著建筑業(yè)的發(fā)展，其所需的大量建筑原材料必然導(dǎo)致資源減少、生態(tài)破壞。實(shí)現(xiàn)資源循環(huán)利用避免生態(tài)破壞勢(shì)在必行。因此，再生混凝土的利用可以解決這一問(wèn)題，有效解決廢棄混凝土處理困難、天然骨料供應(yīng)緊缺和環(huán)境污染等難題［3］，以達(dá)到保護(hù)環(huán)境的目的。將廢棄混凝土經(jīng)過(guò)破碎充當(dāng)粗骨料或者再生集料拌合混凝土循環(huán)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(yīng)用，許多學(xué)者對(duì)其進(jìn)行了大量研究，如研究了再生混凝土的抗凍性能［4-7］;進(jìn)行了將再生骨料作為路床填料的研究應(yīng)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(nèi)用普通干燥再生粗骨料和高強(qiáng)水泥砂漿包裹處理后的再生粗骨料，以小區(qū)間替代率等質(zhì)量替代天然粗骨料對(duì)再生混凝土抗凍性能影響的報(bào)道較少。在實(shí)際工程中，會(huì)有部分再生混凝構(gòu)件長(zhǎng)期處于凍融循環(huán)和復(fù)合鹽侵蝕的環(huán)境中，易對(duì)再生混凝土造成損傷破壞，直接影響著結(jié)構(gòu)的使用壽命［10］。

本文主要針對(duì)普通干燥再生粗骨料和高強(qiáng)水泥砂漿包裹再生粗骨料后的2種狀態(tài)下再生粗骨料對(duì)再生混凝土抗凍性能研究，旨在為再生粗骨料在實(shí)際工程中的應(yīng)用提供指導(dǎo)與參考。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

P·O52.5R各項(xiàng)指標(biāo)見(jiàn)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(tài)下的再生粗骨料，自然晾干后，浸水養(yǎng)護(hù)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(jīng)機(jī)械破碎級(jí)配合理的骨料，壓碎指標(biāo)為14.3%，吸水率為4.8%；天然粗骨料（NC）采用5～31.5 mm連續(xù)級(jí)配碎石，含泥量為0.17%；天然細(xì)骨料（NF）采用人工水洗砂。試驗(yàn)用水采用當(dāng)?shù)刈詠?lái)水。

1.2 試驗(yàn)混凝土配合比設(shè)計(jì)

根據(jù)混凝土和易性要求，塌落度設(shè)計(jì)值為170 mm，設(shè)計(jì)強(qiáng)度為C30，普通干燥再生粗骨料和高強(qiáng)水泥砂漿包裹改性后2種再生粗骨料對(duì)應(yīng)再生混凝土分別設(shè)計(jì)11組試驗(yàn)。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(zhì)量替代天然粗骨料，具體每組配合比設(shè)計(jì)詳細(xì)情況，見(jiàn)表2。

1.3 試驗(yàn)方法

塌落度設(shè)計(jì)值為170 mm，旨在滿足泵送混凝土和易性要求；整個(gè)試驗(yàn)方法依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)是GB/T 50080—2002《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法》。試驗(yàn)所用的試件設(shè)計(jì)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(dòng)臺(tái)上振搗成型，靜置24" h后拆模，養(yǎng)護(hù)28 d，以GB/T"" 500882—2009《普通混凝土長(zhǎng)期性和耐久性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》為依據(jù)，進(jìn)行凍融循環(huán)試驗(yàn)。試驗(yàn)過(guò)程中保持凍融機(jī)溫度介于-20～20 ℃往復(fù)循環(huán)，每個(gè)凍融循環(huán)時(shí)間約為3～4 h。當(dāng)出現(xiàn)以下3種情況之一時(shí)，該試件凍融試驗(yàn)結(jié)束：①質(zhì)量損失率超過(guò)5%；②凍融循環(huán)次數(shù)達(dá)到300；③相對(duì)動(dòng)彈性模量下降超過(guò)60%。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 普通干燥再生粗骨料（GA）對(duì)應(yīng)再生混凝土凍融試驗(yàn)結(jié)果

普通干燥再生粗骨料對(duì)應(yīng)再生混凝土凍融試驗(yàn)結(jié)果如表3所示;圖1和圖2為質(zhì)量損失率及相對(duì)動(dòng)彈性模量變化趨勢(shì)圖。

由圖1、圖2變化趨勢(shì)圖得知，大部分試件基本都是由于質(zhì)量損失率大于5%之后導(dǎo)致凍融循環(huán)結(jié)束，或者質(zhì)量損失率與相對(duì)動(dòng)彈性模量均不滿足要求時(shí)導(dǎo)致凍融結(jié)束，鮮有僅相對(duì)動(dòng)彈性模量不符合要求導(dǎo)致凍融結(jié)束。由圖1看出，隨著凍融循環(huán)次數(shù)增加質(zhì)量損失率整體呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，除再生粗骨料替代率50%對(duì)應(yīng)再生混凝土外，其余再生混凝土質(zhì)量損失率在每一次循環(huán)之后，基本都大于天然混凝土，最終導(dǎo)致凍融循環(huán)次數(shù)少于天然混凝土，即抗凍性能均弱于天然混凝土。根據(jù)圖1、圖2顯示，替代率為50%的再生混凝土與天然混凝土質(zhì)量損失率和相對(duì)動(dòng)彈性模量相比偏差不大，凍融循環(huán)次數(shù)一致，抗凍性能差異不大。

2.2 高強(qiáng)水泥砂漿包裹再生粗骨料（BA）

對(duì)應(yīng)再生混凝土凍融試驗(yàn)結(jié)果

高強(qiáng)水泥砂漿包裹再生粗骨料對(duì)應(yīng)再生混凝土凍融試驗(yàn)結(jié)果如表4所示，圖3和圖4為質(zhì)量損失率及相對(duì)動(dòng)彈性模量變化趨勢(shì)圖。

由圖3、圖4可知，大部分試件基本都是相對(duì)動(dòng)彈性模量低于60%導(dǎo)致凍融試驗(yàn)結(jié)束，或者質(zhì)量損失率及相對(duì)動(dòng)彈性模量均不符合要求時(shí)凍融結(jié)束，沒(méi)有僅質(zhì)量損失率不符合要求致使凍融結(jié)束。再生混凝土因質(zhì)量損失率及相對(duì)動(dòng)彈性模量不符合要求導(dǎo)致凍融循環(huán)次數(shù)均低于天然混凝土凍融循環(huán)次數(shù)，即抗凍性能弱于天然混凝土。

3 結(jié)語(yǔ)

普通干燥再生粗骨料和高強(qiáng)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(zhì)量替代同粒徑天然粗骨料，并對(duì)再生混凝土抗凍性能進(jìn)行凍融試驗(yàn)，結(jié)果表明：（1）普通干燥再生粗骨料替代率為50%時(shí)與天然混凝土抗凍性能基本相同；（2）高強(qiáng)水泥砂漿包裹再生粗骨料（吸水飽和狀態(tài)）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(tài)下對(duì)其負(fù)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(zhì)量損失率低于5%導(dǎo)致凍融試驗(yàn)結(jié)束，高強(qiáng)水泥砂漿包裹再生粗骨料混凝土基本上是相對(duì)動(dòng)彈性模量低于60%導(dǎo)致凍融試驗(yàn)結(jié)束。

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