摘要：通过对再生骨料掺量0、30%、70%和100%时制备的混凝土进行碳化、冻融以及抗硫酸盐干湿循环试验。试验结果表明：先碳化然后再进行其余两项试验时对混凝土的耐久性能最不利，而当再生骨料掺量达到70%时RAC的综合耐久性能优于天然骨料混凝土和其他掺量下混凝土的耐久性能。
关键词：再生骨料混凝土 耐久性能 试验方法 数据分析
一 前言
现阶段,推进我国城镇化进程是实现城乡经济协调发展的根本途径，建设过程中产生的大量建筑垃圾，对自然环境和生态平衡产生的影响不容忽视。在雾霾天气和资源危机尤为突出的今天，国内外很多致力于再生混凝土（以下简称RAC）研究的专家、学者对再生骨料混凝土的研究已经初见成果。部分资料认为碳化深度随再生粗集料的取代率增加, 再生混凝土的碳化深度增大结；有些资料认为使用再生粗集料代替原生集料不会影响再生集料混凝土的强度和抗冻性，硫酸盐侵蚀后的RAC动弹模量E的衰减速率随再生骨料取代率的增大而增大。故此加快再生混凝土在工程中的推广应用, 开展再生混凝土耐久性机理以及结构层次上耐久性能的研究, 很具紧迫性。
二 试验方法
（一）材料选用
天然骨料的选取：连续级配的天然碎石，石子最大粒径为：20mm；再生骨料的选取：将养护28d后的C30混凝土试块破碎、筛分，配制与天然骨料相同级配的再生骨料；砂的细度模数为：2.8,，水泥选取：沂州牌P﹒O42.5普通硅酸盐水泥，其指标要求如下：
细度：350 m2/kg ；初凝时间：170 min；终凝时间：240 min；3d抗折强度：5.6 MPa 3d抗压强度：27.4 MPa ；28d抗折强度： 8.6 MPa ；28d抗压强度：50.0MPa
（二）试块规格
根据试验材料的性能指标，配置强度等级为C30的混凝土，配合比设计如下：
配合比：C:S:G =1:1.66:2.95 W/C=0.58
编号RC—0表示再生骨料取代量为0%; 编号RC—30表示再生骨料取代量为30%;
编号RC—70表示再生骨料取代量为70%; 编号RC—100表示再生骨料取代量为100%;
（三）仪器设备
试验仪器设备使用情况如表3所示，参照国家GB/T50081 -2002《普通混凝土力学性能试验方法》进行和GB/T50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》标准进行测试。
混凝土冻融循环试验选用KDR-III型混凝土快速冻融试验机。
混凝土硫酸盐干湿循环试验选用CADR-54型全自动混凝土硫酸盐干湿循环试验机
混凝土碳化试验选用CQ-1型混凝土碳化试验箱
（一）试块制备
将制备试验试块根据再生骨料取代率的不同分成为四组，该四组试块的制备除了再生骨料掺量不同外其余试验条件均一致。试块脱模后置于标准养护室中养护24d，然后放置于养护室内水中养护4d，测其性能指标并进行耐久性的测试试验。
（二）抗压强度
将经养护28d的混凝土试块观测其结果表明：混凝土试块质量比较接近，抗压强度值与试块相应动弹性模量大小的变化规律基本一致，再生骨料取代率30%时强度最小，较基准试块强度低；再生骨料取代率70%时强度最大，较基准抗压强度大。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆抗压强度值和动弹模量值RC-70组高于RC-0组，可能是因为再生骨料的掺量存有最佳值，此时均匀性和密实性更好，同时再生骨料表面较天然骨料表面粗糙，界面结合性能更好。再生骨料表面的微裂纹较天然骨料多，微裂纹的存在容易克服天然骨料表面相对光滑引起的界面泌水现象，有利于界面的结合强度。
（三）耐久性耦合因素试验
将四组试块分别按照表4的编号进行试验，编号1-1再生骨料不同掺量四组试块仅进行冻融循环试验直至有试块质量损失5%以上表面损伤较严重为止；编号2-1再生骨料不同掺量四组试块仅进行抗硫酸盐干湿循环试验，直至有试块表面损伤较严重为止；编号3-1再生骨料不同掺量的四组试块仅进行碳化试验，测试碳化时间与碳化深度的关系。编号1-2、1-3和编号2-2、2-3和编号3-2、3-3按照表4要求进行试验。例如编号1-2，将四组试块首先进行25次冻融循环，测试其动弹模量和质量变化，然后将其放入抗硫酸盐干湿循环试验箱进行10次干湿循环，测试其动弹模量和质量变化并记录其表观形貌；最后将四组试块放入碳化试验箱进行14d的碳化实验，观察表面形貌以及碳化深度。
（四）耐久性耦合因素试验数据及分析
编号1-1的试块，进行冻融循环试验75次时，RC-30和RC-100的组质量损失率已达到5%，试块宣告破坏。RC-0和RC-70的试块质量损失率分别为3.75%和2.4%，由此可见当混凝土中再生骨料掺量为70%时其抗冻融循环的能力最强。
编号2-1的试块，进行硫酸盐侵蚀试验时质量损失率随再生骨料的增加而降低，当侵蚀次数达到40次时RC-0、RC-30两种掺量的混凝土试块已经达到破坏的质量损失率，而RC-70、RC-100两组试块的质量损失率小于5%，RC-70外观形貌较好，无明显损伤。
编号3-1的试块，经碳化试验的组质量损失和动弹模量损失量都很小，经28d碳化实验后，RC-0、RC-30、RC-70、RC-100的碳化深度分别为1.0mm、1.5mm、2.5mm、3.0mm。可知碳化深度随再生骨料的取代率增加而增加。
经对试块表面观察可明显看出在单一冻融循环或硫酸盐干湿循环试验状态下再生骨料掺量为70%和100%的试块耐久性能优于天然骨料和再生骨料掺量为30%的试验组。
编号3-3试块，先后经过14d碳化后再进行10次硫酸盐侵蚀试验的试块组，在硫酸盐干湿循环实验结束后其中RC-0的试块已经达到破坏的质量损失率，不再进行冻融循环实验。
经过冻融、碳化、硫酸盐侵蚀后发现：编号1-3和编号2-3的质量损失率和动弹模量损失量均未达到试块破坏的标准，将这两组和碳化基准组均测试其碳化深度值。
由以上可看出在冻融、干湿循环、碳化耦合因素作用下：先碳化再冻融循环试验最后进行硫酸盐干湿循环试验时，试块破坏比其他两组严重且质量损失率随再生骨料掺量的增加而降低；经先进行冻融循环试验再碳化试验最后硫酸盐干湿循环试验的试块，其质量损失率随再生骨料的增加而增大且RC-30和RC-70时试块的耐久性能优于RC-0试块的耐久性能；硫酸盐干湿循环试验再碳化试验最后进行冻融循环试验的试块，其质量损失率最小的为RC-70。
三 微观机理及分析
对RC-0、RC-30、RC-70、RC-100的四种混凝土试块在电镜下放大1000倍后观察其破坏面的微观状况，可以看出RC-0的混凝土试块破坏主要原因是由于接触面的水泥浆体与骨料接触面的剥离导致试块失效；RC-30的试块破坏时的界面由于其再生骨料的缝隙与浆体接触较好而导致失效界面上存在少量的残余浆体但其浆体的残余量过少致使浆体与界面的咬合力较骨料的强度下降表现不太明显；当再生骨料掺量高达70%时断面表面的残余浆体明显增多且表现为试块强度高于前两种试块的强度；当试块为全再生骨料时其破坏时的断面大部分是由于再生骨料破坏而导致的试块失效，虽然界面与浆体的结合性较好但整体的骨料强度弱势大于浆体与骨料的咬合能力。由以上的综合表现可知：再生骨料的掺量与再生骨料混凝土试块的强度间存在某种线性或非线性的关系，这种关系有待于进一步的深入研究。
四 结论
1.单一冻融循环或硫酸盐干湿循环试验状态下再生骨料掺量为70%和100%的试块耐久性能明显优于天然骨料和再生骨料掺量为30%的试验组。
2.先经碳化再进行硫酸盐干湿循环试验时对混凝土耐久性能的影响最不利，这时再生骨料掺量为70%的试块耐久性能优于其他掺量下的试块性能；
3.在三种因素耦合试验因素下先碳化比先冻融或先硫酸盐干湿循环试验对试块的破坏性更强；
4.综合三种因素耦合试验因素条件来看，再生骨料掺量为70%时的耐久性能比其他掺量下的再生混凝土耐久性能优越，甚至超过天然再生骨料混凝土的耐久性能。
论文作者:韩春民
论文发表刊物:《基层建设》2016年18期
论文发表时间:2016/11/10
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