孫華銀 李滟浩 王燕 成遠登 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用前景,我國不少地區(qū)材料面臨凍融循環(huán)問題。通過查閱文獻總結(jié)了國內(nèi)外再生混凝土凍融循環(huán)方面的研究成果,提出了需進一步研究的內(nèi)容。
關(guān)鍵詞:凍融循環(huán);再生混凝土;試驗研究;抗凍性能
中圖分類號:TU528 文獻標志碼:A? ? ? ? ?文章編號: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
我國擁有“基建狂魔”稱號的同時每年產(chǎn)生約1億t建筑垃圾,并以約8%的年增長率逐漸上升[1]。大量建筑垃圾不僅擠占了城市空間、污染空氣,同時堿性廢棄混凝土嚴重破壞了土壤,對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)濟合理的選擇。
2 再生混凝土試驗依據(jù)
再生混凝土再生過程需經(jīng)歷破碎、篩分、浸泡(可選擇性進行)、拌合、振搗、養(yǎng)生,其中破碎、篩分以及浸泡過程將對再生混凝土的質(zhì)量產(chǎn)生十分直接的影響,目前開展再生混凝土試驗的主要參考規(guī)范主要包括:
(1)《建設用卵石、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)《輕集料及其試驗方法》(GB/T17431.2-2010)
(5)《水工混凝土試驗規(guī)程》(SL352-2006)
其中,由廢棄混凝土制得的再生集料性能試驗主要依據(jù)《混凝土用再生粗骨料》(GB/T25177-2010)進行,凍融循環(huán)試驗主要依據(jù)《水工混凝土試驗規(guī)程》(SL352-2006)進行,其他內(nèi)容試驗與普通混凝土操作相同。
《混凝土用再生粗骨料》中對再生粗集料進行了相應分類,并對每種類別對應的規(guī)格及眾多參數(shù)都做出了相應規(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[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,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,試驗表明,試件的動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%對應的抗凍性最好。
肖前慧,曹志遠等[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研究,試驗結(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]通過對再生骨料進行不同處理后進行抗凍性試驗,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。
秦擁軍,劉珂等[6]對摻鋰渣的再生混凝土開展了凍融循環(huán)試驗研究,結(jié)果表明適當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)后超聲波比動彈性模量法損傷測試更敏感。
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、強度和耐久性研究,通過試驗找到再生透水混凝土10%、30%和50%替代率對應的最優(yōu)水灰比分別為0.4/0.40和0.45;試驗表明再生骨料含量的增加將使得透水混凝土抗折強度、抗壓強度和耐久性下降,但使透水性增強。
尹志剛等[9]利用正交試驗方法開展再生透水混凝土性能研究。結(jié)果表明水膠比和設計空隙率對強度影響最大,增強劑和微硅粉影響次之。同時,尹志剛等[10]還通過試驗建立了抗壓強度、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]設計不同陶瓷粉取代率再生混凝土試驗,并基于Palmgren理論建立其空隙度與滲透率關(guān)系圖,并對各組試件剩余壽命進行預測,試驗結(jié)果表明,陶瓷粉20%替代率對應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]對摻磚粒以及粉煤灰的再生混凝土開展了凍融循環(huán)試驗研究,結(jié)果表明,沒有摻入粉煤灰時,30%及以下的摻磚粒對混凝土的抗凍性能影響很小,超過50%時抗凍性能下降顯著,30%和50%磚粒摻量對應最佳粉煤灰取代率為15%和10%。
Sallehani等[13]采用化學方法對再生集料進行處理后制備再生混凝土,在開展凍融循環(huán)試驗,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后發(fā)現(xiàn),再生混凝土動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,當其他條件相同時,增加鋼筋錨固長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)試驗研究,以探索不同影響因素對鋼筋粘結(jié)滑移性能的影響,同時采用ANSYS軟件進行數(shù)值模擬進行校驗比對,試驗結(jié)果保護層厚度對其粘結(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)抗凍性試驗研究有待進一步開展。
參考文獻:
[1]陳自豪,元成方.再生骨料混凝土抗凍性研究進展[J].混凝土,2019,5(355):20-27.
[2]熊曉強.骨料添加對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,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,2020,39(2):352-358.
[5]劉全升.凍融循環(huán)作用下再生骨料處理對混凝土性能的影響[J].山東農(nóng)業(yè)大學學報(自然科學版),2019,50(3):456-459.
[6]秦擁軍,劉珂,等.凍融循環(huán)下?lián)戒囋偕炷翐p傷試驗[J].科學技術(shù)與工程,2019,19(19):262-267.
[7]王晨霞,劉路,等.凍融循環(huán)后再生混凝土力學性能的試驗研究[J].建筑結(jié)構(gòu)學報,2018.0542.
[8]陳春,徐丹,等.再生骨料透水混凝土的強度和耐久性研究[J].混凝土與水泥制品,2019(9):95-100.
[9]尹志剛,等.基于正交試驗設計的再生骨料透水混凝土力學性能研究[J].水利與建筑工程學報,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[J].硅酸鹽通報,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].材料導報,2020,34(5):10035-10040.
[12]安新正,牛薇,等.磚粒及粉煤灰摻量對再生混凝土抗凍性能的影響[J].科學技術(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)性能梁式試驗有限元分析[J].沈陽建筑大學學報(自然科學版),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)學報,2018.0592.