再生混凝土冻融循环试验研究综述

孙华银 李滟浩 王燕 成远登 徐秀洁 史朝锋

摘  要：建筑業发展产生的建筑垃圾使得再生混凝土具有广阔应用前景，我国不少地区材料面临冻融循环问题。通过查阅文献总结了国内外再生混凝土冻融循环方面的研究成果，提出了需进一步研究的内容。

关键词：冻融循环;再生混凝土;试验研究;抗冻性能

中图分类号：TU528 文献标志码：A         文章编号：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

我国拥有“基建狂魔”称号的同时每年产生约1亿t建筑垃圾，并以约8%的年增长率逐渐上升[1]。大量建筑垃圾不仅挤占了城市空间、污染空气，同时碱性废弃混凝土严重破坏了土壤，对废弃混凝土的再生利用已迫在眉睫。总的来讲，在综合考虑加工处理难度、能源消耗等因素下，做为再生粗集料投入使用是最经济合理的选择。

2 再生混凝土试验依据

再生混凝土再生过程需经历破碎、筛分、浸泡（可选择性进行）、拌合、振捣、养生，其中破碎、筛分以及浸泡过程将对再生混凝土的质量产生十分直接的影响，目前开展再生混凝土试验的主要参考规范主要包括：

（1）《建设用卵石、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）《轻集料及其试验方法》（GB/T17431.2-2010）

（5）《水工混凝土试验规程》（SL352-2006）

其中，由废弃混凝土制得的再生集料性能试验主要依据《混凝土用再生粗骨料》（GB/T25177-2010）进行，冻融循环试验主要依据《水工混凝土试验规程》（SL352-2006）进行，其他内容试验与普通混凝土操作相同。

《混凝土用再生粗骨料》中对再生粗集料进行了相应分类，并对每种类别对应的规格及众多参数都做出了相应规定，在使用过程中均需满足规范规定。

3 试件抗冻性

3.1 立方体试件抗冻性研究

熊晓强[2]采用不同品质骨料制作再生混凝土，开展再生保温混凝土冻融循环试验，结果表明高品质骨料比低品质骨料再生混凝土抗冻性略高，骨料掺量的增加使抗冻性下降、稳定性提高。

乔宏霞，彭宽等[3]开展了废旧瓷砖作为再生集料生产混凝土的冻融循环试验，试验表明，试件的动弹性模量和抗冻性随冻融次数增多而下降，质量损失率先增加后减少，替代率20%对应的抗冻性最好。

肖前慧，曹志远等[4]开展了冻融循环、硫酸盐侵蚀双重作用下再生混凝土性能劣化的试验研究，试验结果表明试件在5%Na2SO4溶液中抗冻性能表现最差。

刘全升[5]通过对再生骨料进行不同处理后进行抗冻性试验，结果表明包浆处理可较好提高混凝土抗冻性能，整形处理效果次之，饱水处理效果最差。

秦拥军，刘珂等[6]对掺锂渣的再生混凝土开展了冻融循环试验研究，结果表明适当掺入锂渣可以有效提高其的抗冻性能，随着锂渣掺量的增加，抗冻性先增强后减弱，最佳掺量为20%，并拟合了锂渣掺量、再生骨料替代率在冻融循环后的抗压强度劣化方程。

王晨霞，刘路等[7]研究表明冻融循环后超声波比动弹性模量法损伤测试更敏感。

3.2 再生骨料透水混凝土研究

陈春，徐丹等[8]分别采用10%、30%以及50%替代率用废弃混凝土骨料替换天然粗骨料拌制再生透水混凝土，制作试件开展透水性、强度和耐久性研究，通过试验找到再生透水混凝土10%、30%和50%替代率对应的最优水灰比分别为0.4/0.40和0.45;试验表明再生骨料含量的增加将使得透水混凝土抗折强度、抗压强度和耐久性下降，但使透水性增强。

尹志刚等[9]利用正交试验方法开展再生透水混凝土性能研究。结果表明水胶比和设计空隙率对强度影响最大，增强剂和微硅粉影响次之。同时，尹志刚等[10]还通过试验建立了抗压强度、透水系数等与冻融循环次数的回归方程。

3.3 其他研究

乔宏霞等[11]设计不同陶瓷粉取代率再生混凝土试验，并基于Palmgren理论建立其空隙度与渗透率关系图，并对各组试件剩余寿命进行预测，试验结果表明，陶瓷粉20%替代率对应的混凝土空隙率和渗透度最小、抗冻性能最好。

安新正，牛薇等[12]对掺砖粒以及粉煤灰的再生混凝土开展了冻融循环试验研究，结果表明，没有掺入粉煤灰时，30%及以下的掺砖粒对混凝土的抗冻性能影响很小，超过50%时抗冻性能下降显著，30%和50%砖粒掺量对应最佳粉煤灰取代率为15%和10%。

Sallehani等[13]采用化學方法对再生集料进行处理后制备再生混凝土，在开展冻融循环试验，结果表明，高品质集料能有效提高再生混凝土的抗冻性能，但再生集料化学处理具有较高成本。

Gokce等[14]在开展了系列再生混凝土的冻融试验后发现，再生混凝土动弹性模量随冻融循环次数增加显著下降，且再生骨料用量越多越明显。

4 构件抗冻性

曹芙波，卢志明等[15]制作了系列梁式试件，对冻融循环下钢筋与再生混凝土的粘结性能开展研究，基于ABAQUS建立冻融损伤模型，研究表明随着冻融次数的增加，构件极限荷载逐步降低，当其他条件相同时，增加钢筋锚固长度能有效增大试件极限粘结荷载。

王晨霞，罗菲等[16]采用再生混凝土制作中心拉拔试件，开展冻融循环试验研究，以探索不同影响因素对钢筋粘结滑移性能的影响，同时采用ANSYS软件进行数值模拟进行校验比对，试验结果保护层厚度对其粘结性能影响最大，研究还建立了钢筋与再生混凝土的粘结-滑移本构关系。

5 总结

（1）再生混凝土具有广泛的应用前景，但需根据再生集料性能确定最佳替代率、水灰比、外加剂等参数后使用。

（2）在加入粉煤灰、陶粒等掺合料能改善再生混凝土的抗冻性能。

（3）再生混凝土梁、柱、板相关抗冻性试验研究有待进一步开展。

参考文献：

[1]陈自豪，元成方.再生骨料混凝土抗冻性研究进展[J].混凝土，2019，5（355）：20-27.

[2]熊晓强.骨料添加对再生保温混凝土抗冻融性能的影响分析[J].粉煤灰综合利用，2019，6：61-64.

[3]乔宏霞，等.废旧陶瓷骨料再生混凝土抗冻融循环性能及可靠性分析[J].功能材料，2019，7（50）：07139-07145.

[4]肖前慧，曹志远，等.冻融与硫酸盐侵蚀耦合作用下再生混凝土劣化规律[J].硅酸盐通报，2020，39（2）：352-358.

[5]刘全升.冻融循环作用下再生骨料处理对混凝土性能的影响[J].山东农业大学学报（自然科学版），2019，50（3）：456-459.

[6]秦拥军，刘珂，等.冻融循环下掺锂渣再生混凝土损伤试验[J].科学技术与工程，2019，19（19）：262-267.

[7]王晨霞，刘路，等.冻融循环后再生混凝土力学性能的试验研究[J].建筑结构学报，2018.0542.

[8]陈春，徐丹，等.再生骨料透水混凝土的强度和耐久性研究[J].混凝土与水泥制品，2019（9）：95-100.

[9]尹志刚，等.基于正交试验设计的再生骨料透水混凝土力学性能研究[J].水利与建筑工程学报，2019，17（4）：21-27.

[10]尹志刚，等.基于孔结构特征的再生骨料透水混凝土抗冻耐久性试验[J].硅酸盐通报，2020，39（3）：756-762.

[11]乔宏霞，等.陶瓷粉再生混凝土冻融破坏可靠性分析[J].材料导报，2020，34（5）：10035-10040.

[12]安新正，牛薇，等.砖粒及粉煤灰掺量对再生混凝土抗冻性能的影响[J].科学技术与工程，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，卢志明，等.冻融循环后钢筋与再生混凝土黏结性能梁式试验有限元分析[J].沈阳建筑大学学报（自然科学版），2019，35（6）：1099-1110.

[16]王晨霞，罗菲，等.冻融循环后钢筋与再生混凝土黏结滑移性能及本构关系[J].建筑结构学报，2018.0592.