凍融后再生混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)研究

陳曉東

摘 要： 本文通過(guò)快速凍融法，對(duì)凍融循環(huán)后的再生混凝土（粗骨料取代率100%）與普通混凝土的質(zhì)量、動(dòng)彈性模量、抗壓強(qiáng)度等進(jìn)行對(duì)比研究。得出以下主要結(jié)論：加入引氣劑的混凝土，動(dòng)彈?？勺鰹槠茐牡脑u(píng)定指標(biāo)。

關(guān)鍵詞：再生混凝土 凍融循環(huán) 粘結(jié)性能

中圖分類(lèi)號(hào)：TU528 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-9082（2017）05-0235-01

引言

基于再生混凝土符合當(dāng)下我國(guó)的可持續(xù)發(fā)展[1]，受到越來(lái)越多專(zhuān)家的關(guān)注。杜婷根據(jù)再生混凝土性能特點(diǎn)[2]，驗(yàn)證了這種材料使用的可能性；王晨霞等人通過(guò)再生混凝土中心拔出試驗(yàn)[3]，得出粗骨料取代率不同及錨固長(zhǎng)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(guò)試驗(yàn)對(duì)再生混凝土耐久性的的指標(biāo)進(jìn)行了探索[4]。粘結(jié)滑移是再生混凝土與鋼筋協(xié)同工作的前提，王博通過(guò)力學(xué)性能的分析[5]，對(duì)粘結(jié)滑移問(wèn)題進(jìn)行了研究與探索；安新正則在凍融循環(huán)后[6]，研究分析了再生混凝土與鋼筋的粘結(jié)與滑移。本文結(jié)合文獻(xiàn)[7]通過(guò)對(duì)比普通混凝土與再生混凝土的基本力學(xué)性能，制作中心拔出試件，對(duì)凍融循環(huán)后再生混凝土與鋼筋的粘結(jié)與滑移做進(jìn)一步的探討。

一、凍融后再生混凝土力學(xué)性能

1.再生骨料的基本性能

試驗(yàn)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(yàn)方法》GB/T 17431.2-2010，對(duì)再生粗骨料基本性能進(jìn)行測(cè)定。

1.1外形和結(jié)構(gòu)

破碎的試塊大多數(shù)呈現(xiàn)不規(guī)則的形狀，表面粗糙，骨料表面裂縫和空隙清晰可見(jiàn)，并在制作過(guò)程中產(chǎn)生大量的灰塵。

1.2材料特性

據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，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?yàn)?，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(nèi)部存大量的裂縫與空隙，在制作過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的粉塵，吸附在再生骨料表面，最終導(dǎo)致再生骨料吸水率增大。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，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?yàn)榻Y(jié)構(gòu)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(huì)隨著骨料的密度降低后而下降。

1.3其他材料

水泥：內(nèi)蒙古草原水泥有限責(zé)任公司生產(chǎn)PO42.5普通硅酸鹽水泥；

再生粗骨料：將強(qiáng)度為C50的建筑廢棄混凝土經(jīng)破碎，篩分為5-31.5mm連續(xù)粒級(jí)；

天然骨料：5-31.5mm連續(xù)粒級(jí)天然碎石；

細(xì)骨料：中砂，含泥量3.2%，細(xì)度模數(shù)2.6；

鋼 筋：包頭鋼鐵集團(tuán)有限公司生產(chǎn)的HRB400級(jí)筋；

外加劑：木質(zhì)素磺酸鈣；

水：普通自來(lái)水，符合JGJ63-2006要求。

2.試件尺寸

參照《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)規(guī)范》GB/T50476-2008 、《水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程》DL/T5150-2001和《混凝土試驗(yàn)用振動(dòng)臺(tái)》JG/T3020-94試驗(yàn)設(shè)計(jì)100mm×100mm×100mm和 100mm×100mm×400mm試件用于測(cè)定凍融循環(huán)后再生混凝土質(zhì)量損失率，動(dòng)彈性模量，抗壓強(qiáng)度，綜合考慮以上因素，本文參考《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》JGJ55-2011進(jìn)行再生混凝土適配。

3.試驗(yàn)內(nèi)容

采用《普通混凝土長(zhǎng)期性能和耐久性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50082-2009）快凍法進(jìn)行凍融循環(huán)試驗(yàn)。

采用DT-W18型動(dòng)彈性模量測(cè)定儀，測(cè)定混凝土凍融前后初始基頻，頻率測(cè)量范圍：100Hz～20kHz，測(cè)量誤差<2%，頻率靈敏度：1Hz；本試驗(yàn)使用的是北京數(shù)智意隆儀器有限公司生產(chǎn) KDR-V9 型凍融機(jī)，該設(shè)備主要由以下設(shè)備組成：冷卻裝置、凍融箱、控制儀表。凍融箱內(nèi)可以擺放 28 個(gè)截面為100mm×100mm，高為400mm的橡膠套桶。在凍融過(guò)程中，將試件放入橡膠桶內(nèi)，內(nèi)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(cè)充滿防凍液。

4.試驗(yàn)結(jié)果及分析

隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加，混凝土質(zhì)量損失率逐漸加大，在凍融次數(shù)小于100次時(shí)，再生混凝土質(zhì)量損失率均大于普通混凝土；在凍融次數(shù)大于100次之后，摻引氣劑的混凝土質(zhì)量損失率小于不摻引氣劑的普通混凝土；在100次凍融循環(huán)后RC1組與NC2組質(zhì)量損失率較為接近，因?yàn)镽C1組中摻入引氣劑，提高了試塊的抗凍性能；200次凍融循環(huán)后，四組質(zhì)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(zhì)量損失率來(lái)做為破壞的評(píng)估指標(biāo)。

由于相對(duì)動(dòng)彈模檢測(cè)的方便性，被廣泛采用，Sun W.認(rèn)為提出動(dòng)彈模檢測(cè)混凝土抗凍性能的重要因素，文獻(xiàn)也提出了相應(yīng)的結(jié)論。

動(dòng)彈性模量的損失率隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加而相應(yīng)的增加，當(dāng)凍融次數(shù)小于50次時(shí)，四組試塊，損失率均趨于平緩；凍融次數(shù)大于50次時(shí)，RC2損失率突然加快，其他三組緩慢均勻增加，直到150次時(shí)RC2動(dòng)彈性模量損失率超過(guò)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，損壞；NC2動(dòng)彈性模量損失率為12%，RC1動(dòng)彈性模量損失率為10%，再生混凝土的動(dòng)彈性模量損失率小于普通混凝土，這是因?yàn)镽C1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(dòng)彈性模量損失率速度加大，到200次之后NC2動(dòng)彈性模量損失率為39%，RC1動(dòng)彈性模量損失率為31%。動(dòng)彈性模量是凍融循環(huán)后評(píng)定破壞標(biāo)準(zhǔn)的一個(gè)重要性指標(biāo)。

混凝土的抗壓強(qiáng)度損失率隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加成線性增加，當(dāng)凍融次數(shù)小于50次時(shí)，各組抗壓強(qiáng)度損失率變化緩慢；當(dāng)凍融次數(shù)大于50次時(shí)，各組抗壓強(qiáng)度損失率均逐漸增大，在凍融循環(huán)次數(shù)小于150次時(shí)，NC1組與RC1組之間差值逐漸增大；當(dāng)凍融次數(shù)大于150次時(shí)，抗壓強(qiáng)度損失率均成線性增長(zhǎng)；凍融次數(shù)為200次時(shí)，最大抗壓強(qiáng)度損失率為RC2組45%，其次是RC1組33%，最小是NC1組24%。

二、結(jié)論

本文采用快速凍融法，通過(guò)對(duì)比凍融循環(huán)后普通混凝土與再生混凝土的質(zhì)量損失率、動(dòng)彈模損失率及抗壓強(qiáng)度損失率研究了再生混凝土的力學(xué)性能主要結(jié)論如下：

經(jīng)200次凍融循環(huán)后，普通混凝土與再生混凝土質(zhì)量損失率比為1：3；動(dòng)彈性模量損失率比為1：3.6；抗壓強(qiáng)度損失率比為1：1.5；

參考文獻(xiàn)

[1]李惠強(qiáng)，杜婷，吳賢國(guó).混凝土資源再生骨料技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行性與發(fā)展研究[J].土木工程學(xué)報(bào)，2002，1（1）：36-40.

[2]杜婷，李惠強(qiáng)，覃亞偉，鐘聲華.再生混凝土未來(lái)發(fā)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(jié)滑移性能的試驗(yàn)研究[J].土木工程學(xué)報(bào)，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(yàn)研究[J].硅酸鹽通報(bào)，2007，26（6）：1107-1111.

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

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

[7]施士升，凍融循環(huán)對(duì)混凝土力學(xué)性能的影響.土木工程學(xué)報(bào)，1998，30（4）：35-42