再生混凝土凍融循環(huán)試驗(yàn)研究綜述

孫華銀 李滟浩 王燕 成遠(yuǎn)登 徐秀潔 史朝鋒

摘? 要：建筑業(yè)發(fā)展產(chǎn)生的建筑垃圾使得再生混凝土具有廣闊應(yīng)用前景，我國(guó)不少地區(qū)材料面臨凍融循環(huán)問題。通過查閱文獻(xiàn)總結(jié)了國(guó)內(nèi)外再生混凝土凍融循環(huán)方面的研究成果，提出了需進(jìn)一步研究的內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：凍融循環(huán);再生混凝土;試驗(yàn)研究;抗凍性能

中圖分類號(hào)：TU528 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2020）22-0052-02

Abstract： The construction waste produced by the development of construction industry makes the recycled concrete have a broad application prospect. Many areas in China are facing the problem of freeze-thaw cycle. Based on the literature review， this paper summarizes the research results on the freeze-thaw cycle of recycled concrete at home and abroad， and puts forward the contents to be further studied.

Keywords： freeze thaw cycle; recycled concrete; experimental study; frost resistance

1 概述

我國(guó)擁有“基建狂魔”稱號(hào)的同時(shí)每年產(chǎn)生約1億t建筑垃圾，并以約8%的年增長(zhǎng)率逐漸上升[1]。大量建筑垃圾不僅擠占了城市空間、污染空氣，同時(shí)堿性廢棄混凝土嚴(yán)重破壞了土壤，對(duì)廢棄混凝土的再生利用已迫在眉睫?？偟膩碇v，在綜合考慮加工處理難度、能源消耗等因素下，做為再生粗集料投入使用是最經(jīng)濟(jì)合理的選擇。

2 再生混凝土試驗(yàn)依據(jù)

再生混凝土再生過程需經(jīng)歷破碎、篩分、浸泡（可選擇性進(jìn)行）、拌合、振搗、養(yǎng)生，其中破碎、篩分以及浸泡過程將對(duì)再生混凝土的質(zhì)量產(chǎn)生十分直接的影響，目前開展再生混凝土試驗(yàn)的主要參考規(guī)范主要包括：

（1）《建設(shè)用卵石、碎石》（GB/T14685-2011）

（2）《混凝土用再生粗骨料》（GB/T25177-2010）

（3）《建筑用砂》（GB/T14684）

（4）《輕集料及其試驗(yàn)方法》（GB/T17431.2-2010）

（5）《水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程》（SL352-2006）

其中，由廢棄混凝土制得的再生集料性能試驗(yàn)主要依據(jù)《混凝土用再生粗骨料》（GB/T25177-2010）進(jìn)行，凍融循環(huán)試驗(yàn)主要依據(jù)《水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程》（SL352-2006）進(jìn)行，其他內(nèi)容試驗(yàn)與普通混凝土操作相同。

《混凝土用再生粗骨料》中對(duì)再生粗集料進(jìn)行了相應(yīng)分類，并對(duì)每種類別對(duì)應(yīng)的規(guī)格及眾多參數(shù)都做出了相應(yīng)規(guī)定，在使用過程中均需滿足規(guī)范規(guī)定。

3 試件抗凍性

3.1 立方體試件抗凍性研究

熊曉強(qiáng)[2]采用不同品質(zhì)骨料制作再生混凝土，開展再生保溫混凝土凍融循環(huán)試驗(yàn)，結(jié)果表明高品質(zhì)骨料比低品質(zhì)骨料再生混凝土抗凍性略高，骨料摻量的增加使抗凍性下降、穩(wěn)定性提高。

喬宏霞，彭寬等[3]開展了廢舊瓷磚作為再生集料生產(chǎn)混凝土的凍融循環(huán)試驗(yàn)，試驗(yàn)表明，試件的動(dòng)彈性模量和抗凍性隨凍融次數(shù)增多而下降，質(zhì)量損失率先增加后減少，替代率20%對(duì)應(yīng)的抗凍性最好。

肖前慧，曹志遠(yuǎn)等[4]開展了凍融循環(huán)、硫酸鹽侵蝕雙重作用下再生混凝土性能劣化的試驗(yàn)研究，試驗(yàn)結(jié)果表明試件在5%Na2SO4溶液中抗凍性能表現(xiàn)最差。

劉全升[5]通過對(duì)再生骨料進(jìn)行不同處理后進(jìn)行抗凍性試驗(yàn)，結(jié)果表明包漿處理可較好提高混凝土抗凍性能，整形處理效果次之，飽水處理效果最差。

秦?fù)碥?，劉珂等[6]對(duì)摻鋰渣的再生混凝土開展了凍融循環(huán)試驗(yàn)研究，結(jié)果表明適當(dāng)摻入鋰渣可以有效提高其的抗凍性能，隨著鋰渣摻量的增加，抗凍性先增強(qiáng)后減弱，最佳摻量為20%，并擬合了鋰渣摻量、再生骨料替代率在凍融循環(huán)后的抗壓強(qiáng)度劣化方程。

王晨霞，劉路等[7]研究表明凍融循環(huán)后超聲波比動(dòng)彈性模量法損傷測(cè)試更敏感。

3.2 再生骨料透水混凝土研究

陳春，徐丹等[8]分別采用10%、30%以及50%替代率用廢棄混凝土骨料替換天然粗骨料拌制再生透水混凝土，制作試件開展透水性、強(qiáng)度和耐久性研究，通過試驗(yàn)找到再生透水混凝土10%、30%和50%替代率對(duì)應(yīng)的最優(yōu)水灰比分別為0.4/0.40和0.45;試驗(yàn)表明再生骨料含量的增加將使得透水混凝土抗折強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度和耐久性下降，但使透水性增強(qiáng)。

尹志剛等[9]利用正交試驗(yàn)方法開展再生透水混凝土性能研究。結(jié)果表明水膠比和設(shè)計(jì)空隙率對(duì)強(qiáng)度影響最大，增強(qiáng)劑和微硅粉影響次之。同時(shí)，尹志剛等[10]還通過試驗(yàn)建立了抗壓強(qiáng)度、透水系數(shù)等與凍融循環(huán)次數(shù)的回歸方程。

3.3 其他研究

喬宏霞等[11]設(shè)計(jì)不同陶瓷粉取代率再生混凝土試驗(yàn)，并基于Palmgren理論建立其空隙度與滲透率關(guān)系圖，并對(duì)各組試件剩余壽命進(jìn)行預(yù)測(cè)，試驗(yàn)結(jié)果表明，陶瓷粉20%替代率對(duì)應(yīng)的混凝土空隙率和滲透度最小、抗凍性能最好。

安新正，牛薇等[12]對(duì)摻磚粒以及粉煤灰的再生混凝土開展了凍融循環(huán)試驗(yàn)研究，結(jié)果表明，沒有摻入粉煤灰時(shí)，30%及以下的摻磚粒對(duì)混凝土的抗凍性能影響很小，超過50%時(shí)抗凍性能下降顯著，30%和50%磚粒摻量對(duì)應(yīng)最佳粉煤灰取代率為15%和10%。

Sallehani等[13]采用化學(xué)方法對(duì)再生集料進(jìn)行處理后制備再生混凝土，在開展凍融循環(huán)試驗(yàn)，結(jié)果表明，高品質(zhì)集料能有效提高再生混凝土的抗凍性能，但再生集料化學(xué)處理具有較高成本。

Gokce等[14]在開展了系列再生混凝土的凍融試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，再生混凝土動(dòng)彈性模量隨凍融循環(huán)次數(shù)增加顯著下降，且再生骨料用量越多越明顯。

4 構(gòu)件抗凍性

曹芙波，盧志明等[15]制作了系列梁式試件，對(duì)凍融循環(huán)下鋼筋與再生混凝土的粘結(jié)性能開展研究，基于ABAQUS建立凍融損傷模型，研究表明隨著凍融次數(shù)的增加，構(gòu)件極限荷載逐步降低，當(dāng)其他條件相同時(shí)，增加鋼筋錨固長(zhǎng)度能有效增大試件極限粘結(jié)荷載。

王晨霞，羅菲等[16]采用再生混凝土制作中心拉拔試件，開展凍融循環(huán)試驗(yàn)研究，以探索不同影響因素對(duì)鋼筋粘結(jié)滑移性能的影響，同時(shí)采用ANSYS軟件進(jìn)行數(shù)值模擬進(jìn)行校驗(yàn)比對(duì)，試驗(yàn)結(jié)果保護(hù)層厚度對(duì)其粘結(jié)性能影響最大，研究還建立了鋼筋與再生混凝土的粘結(jié)-滑移本構(gòu)關(guān)系。

5 總結(jié)

（1）再生混凝土具有廣泛的應(yīng)用前景，但需根據(jù)再生集料性能確定最佳替代率、水灰比、外加劑等參數(shù)后使用。

（2）在加入粉煤灰、陶粒等摻合料能改善再生混凝土的抗凍性能。

（3）再生混凝土梁、柱、板相關(guān)抗凍性試驗(yàn)研究有待進(jìn)一步開展。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳自豪，元成方.再生骨料混凝土抗凍性研究進(jìn)展[J].混凝土，2019，5（355）：20-27.

[2]熊曉強(qiáng).骨料添加對(duì)再生保溫混凝土抗凍融性能的影響分析[J].粉煤灰綜合利用，2019，6：61-64.

[3]喬宏霞，等.廢舊陶瓷骨料再生混凝土抗凍融循環(huán)性能及可靠性分析[J].功能材料，2019，7（50）：07139-07145.

[4]肖前慧，曹志遠(yuǎn)，等.凍融與硫酸鹽侵蝕耦合作用下再生混凝土劣化規(guī)律[J].硅酸鹽通報(bào)，2020，39（2）：352-358.

[5]劉全升.凍融循環(huán)作用下再生骨料處理對(duì)混凝土性能的影響[J].山東農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2019，50（3）：456-459.

[6]秦?fù)碥?，劉珂，?凍融循環(huán)下?lián)戒囋偕炷翐p傷試驗(yàn)[J].科學(xué)技術(shù)與工程，2019，19（19）：262-267.

[7]王晨霞，劉路，等.凍融循環(huán)后再生混凝土力學(xué)性能的試驗(yàn)研究[J].建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào)，2018.0542.

[8]陳春，徐丹，等.再生骨料透水混凝土的強(qiáng)度和耐久性研究[J].混凝土與水泥制品，2019（9）：95-100.

[9]尹志剛，等.基于正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)的再生骨料透水混凝土力學(xué)性能研究[J].水利與建筑工程學(xué)報(bào)，2019，17（4）：21-27.

[10]尹志剛，等.基于孔結(jié)構(gòu)特征的再生骨料透水混凝土抗凍耐久性試驗(yàn)[J].硅酸鹽通報(bào)，2020，39（3）：756-762.

[11]喬宏霞，等.陶瓷粉再生混凝土凍融破壞可靠性分析[J].材料導(dǎo)報(bào)，2020，34（5）：10035-10040.

[12]安新正，牛薇，等.磚粒及粉煤灰摻量對(duì)再生混凝土抗凍性能的影響[J].科學(xué)技術(shù)與工程，2018，18（14）：237-240.

[13]GOKCE A，NAGATAKI S，SAEKI T，et al.Freezing and thawing resistance of air-entrained concrete incorporating recycled coarse aggregate：the role of air content in demolished concrete[J].Cementand Concrete Research，2004，34（5）：799-806.

[14]SALLEHANI，MAHYUDDINR.Engineering properties of treated recycled concrete aggregate（RCA） for structura lapplications[J].Construction and Building Materials，2013（44）：464-476.

[15]曹芙波，盧志明，等.凍融循環(huán)后鋼筋與再生混凝土黏結(jié)性能梁式試驗(yàn)有限元分析[J].沈陽建筑大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2019，35（6）：1099-1110.

[16]王晨霞，羅菲，等.凍融循環(huán)后鋼筋與再生混凝土黏結(jié)滑移性能及本構(gòu)關(guān)系[J].建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào)，2018.0592.