王 欣 湯玉娟 仝小芳 閆玉蓉

揚(yáng)州職業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院

1 引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，廢棄混凝土產(chǎn)生量日益增多，對環(huán)境造成了很大負(fù)擔(dān)。據(jù)統(tǒng)計(jì)我國每年都要產(chǎn)生3000萬噸～4000萬噸廢棄混凝土[1]。再生混凝土技術(shù)可實(shí)現(xiàn)對廢棄混凝土的循環(huán)利用，部分或全部恢復(fù)其原有性能，形成新的建材產(chǎn)品[2-4]。再生混凝土要在工程中應(yīng)用，除滿足強(qiáng)度要求外，耐久性能也是重要指標(biāo)[5]?？箖鲂阅茏鳛樵偕炷聊途眯阅茉u價的重要指標(biāo)之一，直接關(guān)系到再生混凝土結(jié)構(gòu)的安全和耐久，所以對再生混凝土抗凍性能研究尤為重要[6-9]。研究再生混凝土抗凍性能并提出改善方法將提高再生混凝土的使用壽命及經(jīng)濟(jì)效益，最大限度地利用了資源，符合建筑業(yè)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，是發(fā)展綠色生態(tài)混凝土的重要措施之一[1,3,5]。因此，本文開展了再生混凝土抗凍性的試驗(yàn)，研究了再生骨料質(zhì)量等級、再生粗骨料和細(xì)骨料替代率及水灰比對再生混凝土抗凍性能的影響規(guī)律。

2 試驗(yàn)

2.1 原材料

水泥為42.5級普通硅酸鹽水泥，化學(xué)成分如表1所示，其密3150kg/m369.6m/kg度和比表面積為分別為3和2，初終凝時間分別為72和290min，28天抗壓和抗折強(qiáng)度分別為60.5MPa和8.7MPa。

表1 水泥的化學(xué)成分

實(shí)驗(yàn)使用天然粗骨料為連續(xù)粒級公稱粒徑范圍在5.0mm～31.5mm范圍內(nèi)的粗骨料[10]，其壓碎指標(biāo)，表觀密度，空隙率，吸水率等指標(biāo)如表2所示。實(shí)驗(yàn)選用天然砂為細(xì)度模數(shù)2.93的中砂[11]。

表2 天然粗骨料的物理性質(zhì)

實(shí)驗(yàn)用再生骨料根據(jù)來源分ABC三種，分別為建筑物拆遷形成的固廢經(jīng)混凝土破碎廠破碎的骨料（A）；實(shí)驗(yàn)室強(qiáng)度測試完畢的混凝土試塊或者構(gòu)件破碎的骨料（B）及實(shí)驗(yàn)室經(jīng)凍融循環(huán)之后破碎出的混凝土骨料（C）。三種骨料泥塊含量，壓碎指標(biāo)，表觀密度，空隙率，吸水率等初始參數(shù)如表3所示。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)混凝土用再生粗骨料》（GB/T 25117—2010《）[12]對各指標(biāo)的要求，三種再生骨料質(zhì)量等級分為Ⅰ類、Ⅱ類和Ⅲ類，為區(qū)分不同來源的三種再生骨料，根據(jù)其質(zhì)量等級，將來源為A的再生骨料命名為再生一類，B命名為再生二類，C命名為再生三類。

表3 再生骨料的物理性質(zhì)

三種再生骨料通過篩選，選取連續(xù)粒級公稱粒徑范圍在5.0mm～31.5mm范圍內(nèi)的骨料作為再生粗骨料，選取連續(xù)粒級公稱粒徑選小于4.75mm的骨料作為再生細(xì)骨料，細(xì)骨料為中砂。

本實(shí)驗(yàn)中減水劑采用PC-10 型高效減水劑，最佳產(chǎn)量在1.0%～2.0%之間，減水率為15%左右。

2.2 配合比

為了研究再生骨料的種類及摻量(替代量)對混凝土強(qiáng)度及抗凍性能的影響，分別制備了不同配比的100mm×100mm×100mm的抗壓試塊[13]（7、28天）和100mm×100mm×400mm混凝土抗凍試塊[9,14]，各試塊配合比如表4所示。

表4 再生混凝土材料用量表（kg）

3 結(jié)果與討論

3.1 強(qiáng)度

圖1給出了各再生混凝土試塊7天抗壓強(qiáng)度的測試結(jié)果，觀察圖1可知，水灰比是影響再生混凝土7天抗壓強(qiáng)度的一個重要因素，水灰比越小，再生混凝土7天強(qiáng)度越高，且當(dāng)水灰比為0.42時，再生混凝土7天抗壓強(qiáng)度值最大。此外，再生粗骨料取代率為0%時，混凝土7天強(qiáng)度最高，說明再生骨料取代部分天然骨料，將導(dǎo)致混凝土7天抗壓強(qiáng)度降低。通過對比三種再生骨料對混凝土7天抗壓強(qiáng)度值可知，骨料質(zhì)量等級為一級時，即選用再生一類粗骨料時，再生混凝土7天抗壓強(qiáng)度最高，說明再生骨料的質(zhì)量等級越越高，再生混凝土7天抗壓性能越好。

圖1 再生混凝土7天抗壓強(qiáng)度

圖2給出了各再生混凝土試塊28天抗壓強(qiáng)度的測試結(jié)果，由圖可知，水灰比越小，再生混凝土28天抗壓強(qiáng)度越高，且水灰比為0.42時，28天抗壓強(qiáng)度值最大。通過對比三種再生骨料對混凝土28天抗壓強(qiáng)度值可知，骨料質(zhì)量等級為二級時，再生混凝土28天抗壓強(qiáng)度最高。此外，再生骨料取代率為0%時，混凝土28天強(qiáng)度最高，說明再生骨料取代部分天然骨料，將降低混凝土28天的抗壓強(qiáng)度。

圖2 再生混凝土28天抗壓強(qiáng)度

此外，通過極差分析法[15]分析上圖7天和28天抗壓強(qiáng)度數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，影響再生混凝土7天和28天抗壓強(qiáng)度的主次順序均為：水灰比→再生粗骨料替代率→再生骨料質(zhì)量等級→再生細(xì)骨料摻入率。

表5 凍融循環(huán)每25次實(shí)驗(yàn)后質(zhì)量損失率記錄表

表6 凍融循環(huán)每25次實(shí)驗(yàn)后相對動彈模量記錄表

3.2 抗凍性

表5和表6分別給出了凍融循環(huán)每25次實(shí)驗(yàn)后各試塊的質(zhì)量損失率及相對動彈模量。分析表5和表6中數(shù)據(jù)可知，試件在100次凍融循環(huán)實(shí)驗(yàn)前，質(zhì)量均有不同程度增加，當(dāng)進(jìn)行到125次實(shí)驗(yàn)后，質(zhì)量開始出現(xiàn)損失，200次凍融循環(huán)實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)再生粗細(xì)骨料取代率越高，骨料質(zhì)量等5級%越差，水灰比越大，質(zhì)量損失越大；但仍滿足質(zhì)量損失不超過5%的要求。再生20混0凝土的相對動彈模隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加而逐漸降低，在200次凍融循環(huán)實(shí)驗(yàn)后，再生粗骨料取代率對其相對動0彈%模量影響較大，取代率越小，相對動彈模量越大，當(dāng)取代率為0.42時，相對動彈模量最大；1當(dāng)5%骨料質(zhì)量等級為一級，水灰比為0.42，再生細(xì)骨料取代率為15%時，相對動彈模量最大。由此可見，再生骨料替代率及質(zhì)量等級對再生混凝土抗凍性影響顯著，因此，寒冷地區(qū)再生混凝土應(yīng)用時3應(yīng)嚴(yán)格控制再生骨料替代率和20骨0料質(zhì)量。

圖3給出了再生混凝土凍融循環(huán)200次后質(zhì)量損失與各因素水平關(guān)系。由圖可知，再生粗骨料取代率越高，質(zhì)量損失越大，當(dāng)取代率為60%時，質(zhì)量損失最大；骨料質(zhì)量等級為三級時，即選用凍融破碎粗骨0料.52時，質(zhì)量損失最大；水灰比越大，質(zhì)量損失越15大%，當(dāng)水灰比為15%時，質(zhì)量損失最大；再生細(xì)骨料取代率為60%時，質(zhì)量損失最大。綜上所述，當(dāng)再0.5生2粗骨料取代率為、再生骨料質(zhì)量等級為三級、水灰比為 、再生細(xì)骨料摻入率為15%時，再生混凝土凍融循環(huán)200次后質(zhì)量損失最大。

圖3 再生混凝土凍融循環(huán)200次后質(zhì)量損失與各因素水平關(guān)系

圖4給出了再生混凝土凍融循環(huán)200次后相對動彈模量與各因素水平關(guān)系。觀察圖4知，再生粗骨料取代率越高，相對動彈模量越大，當(dāng)取代率為0%時，相對動彈模量最大；骨料質(zhì)量等級為一級時，即選用再生一類粗骨料時，相對動彈模量最大；水灰比越小，相對動彈模量越大，當(dāng)水灰比為0.42時，相對動彈模量最大；再生細(xì)骨料取代率為，15%時，相對動彈模量最大。綜上所述，當(dāng)再生粗骨料取代率為0%、再生骨料質(zhì)量等級為一級、水灰比為0.42、再生細(xì)骨料摻入率為15%時，再生混凝土凍融循環(huán)200次后相對動彈模量最大。

圖4 再生混凝土凍融循環(huán)200次后相對動彈模量與各因素水平關(guān)系

此外，通過極差分析法分析圖3和圖4中數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，四個因素對再生混凝土200次后質(zhì)量損失及200次后相對動彈性模影響主次順序均為：再生粗骨料替代率→再生骨料質(zhì)量等級→水灰比→再生細(xì)骨料摻入率。

4 結(jié)論

論文通過再生混凝土強(qiáng)度及抗凍性的試驗(yàn)，研究了再生骨料質(zhì)量等級、再生粗骨料和細(xì)骨料替代率及水灰比四個因素對再生混凝土7天和23天的抗壓強(qiáng)度及抗凍性能的影響規(guī)律。結(jié)果表明如下。

（1）當(dāng)配合比一定時，再生骨料質(zhì)量對再生混凝土強(qiáng)度及抗凍性影響顯著，質(zhì)量等級越差則強(qiáng)度越低、抗凍性越差。

（2）對于同種再生骨料，再生粗骨料及再生細(xì)骨料對天然骨料的率越高，再生混凝土抗凍性越差。

（3）影響再生混凝土7天和28天抗壓強(qiáng)度的主次順序?yàn)椋核冶取偕止橇咸娲省偕橇腺|(zhì)量等級→再生細(xì)骨料摻入率。

（4）影響再生混凝土凍融循環(huán)過程中質(zhì)量損失及動彈模量的主次順序?yàn)椋涸偕止橇咸娲省偕橇腺|(zhì)量等級→水灰比→再生細(xì)骨料摻入率。