再生混凝土耐久性試驗(yàn)研究及服役壽命模型

李 劍

(貴港市建筑工程管理處，廣西 貴港 537100)

再生混凝土耐久性試驗(yàn)研究及服役壽命模型

李 劍

(貴港市建筑工程管理處，廣西 貴港 537100)

設(shè)計(jì)制備了不同再生骨料取代率的再生混凝土試塊，通過RCM試驗(yàn)研究了再生混凝土氯離子擴(kuò)散系數(shù)。擬合了擴(kuò)散系數(shù)與再生骨料的取代之間的函數(shù)關(guān)系式，并據(jù)此建立了氯離子侵蝕環(huán)境下再生骨料混凝土的服役壽命與骨料取代率之間的關(guān)系模型。

再生混凝土，耐久性，氯離子擴(kuò)散系數(shù)，服役壽命

1 概述

混凝土具有優(yōu)良的性能，且造價(jià)相對較低，因此被廣泛的運(yùn)用于建筑物建造中，全世界每年砂石用量要在34億t以上，混凝土使用量約為20億m3，而每年廢棄的混凝土總量超過了1億t以上[1]。開采天然骨料對自然環(huán)境造成了嚴(yán)重的破壞，而拆除的混凝土隨意丟棄既污染了環(huán)境也造成了浪費(fèi)[2]。利用廢棄混凝土生產(chǎn)再生骨料并用于新混凝土結(jié)構(gòu)的建造，節(jié)省天然砂石也解決了廢舊混凝土的處置問題,且是實(shí)現(xiàn)環(huán)境、建筑、資源等可持續(xù)發(fā)展的重要措施，也是必然趨勢。

隨著再生骨料的利用，再生混凝土的碳化和凍融耐久性得到普遍關(guān)注[3,4],但是抗氯離子侵蝕的耐久性研究還較少，對于普通混凝土的氯離子侵蝕下的服役壽命的研究比較多[5]，但是氯離子侵蝕環(huán)境下再生骨料混凝土結(jié)構(gòu)的服役壽命分析還比較少。因此，開展氯離子侵蝕環(huán)境下的再生混凝土的抗氯離子耐久性試驗(yàn)研究及服役壽命分析，有助于工程人員及科研人員認(rèn)識(shí)再生混凝土的意義及應(yīng)用于氯離子侵蝕環(huán)境下存在的問題。

2 實(shí)驗(yàn)過程及結(jié)果分析

本試驗(yàn)所用的原材料主要包括：自然砂、碎石、再生粗骨料、普通硅酸鹽水泥、自來水。按照J(rèn)GJ 55—2011混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程計(jì)算配合比，分別配制了再生粗骨料取代率為0，20%，40%，60%的混凝土。每組配合比配制直徑為100 mm、長為250 mm的圓柱試件1塊，將制備好的試塊放入標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室養(yǎng)護(hù)28 d后取出圓柱試塊，使用混凝土切割機(jī)切割成厚度為50 mm的試塊并選擇合適的3塊用于試驗(yàn)，使用RCM擴(kuò)散系數(shù)測試儀測試得到擴(kuò)散系數(shù)(3個(gè)試塊平均值)和具體配合比如表1所示。

表1 混凝土配合比及單方用量

擬合得到擴(kuò)散系數(shù)與骨料取代率之間的關(guān)系式為：

D28=αφ+β=0.027φ+5.83

(1)

其中，D28為再生混凝土齡期為28 d時(shí)的擴(kuò)散系數(shù)，10-12m2/s；α,β均為擬合系數(shù)，擬合系數(shù)達(dá)到0.985，表明擬合關(guān)系式能很好的反映骨料取代率與擴(kuò)散系數(shù)之間的關(guān)系，該模型可用于分析再生混凝土的耐久性。繪制擴(kuò)散系數(shù)與再生骨料的取代率的關(guān)系曲線和擬合如圖1所示。

3 服役壽命計(jì)算模型

氯離子侵蝕環(huán)境中的混凝土結(jié)構(gòu)中氯離子的分布可以用下式表示[6]：

(2)

其中，D為擴(kuò)散系數(shù)；C(x,t)為在t擴(kuò)散時(shí)刻時(shí)距混凝土表面的距離為x時(shí)的氯離子濃度；Cs為表面氯離子濃度；C0為初始氯離子濃度；erf()為誤差函數(shù)。

當(dāng)保護(hù)層厚度d處的氯離子濃度達(dá)到鋼筋銹蝕的臨界濃度Cc時(shí)認(rèn)為混凝土結(jié)構(gòu)已達(dá)到耐久性極限,此時(shí)的時(shí)間T認(rèn)為是混凝土耐久性服役壽命，則有:

(3)

聯(lián)合式(1)和式(3)得到：

(4)

計(jì)算模型(4)可用于計(jì)算處于氯離子侵蝕環(huán)境中不同骨料取代率的混凝土的服役壽命，為結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及再生骨料的使用提供參考依據(jù)。

4 結(jié)語

本文通過RCM試驗(yàn)測試不同再生骨料取代率混凝土的擴(kuò)散系數(shù)，研究了再生混凝土的擴(kuò)散系數(shù)與再生骨料的關(guān)系，并擬合得到了擴(kuò)散系數(shù)與骨料取代率之間的關(guān)系式，擬合相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.985，擴(kuò)散系數(shù)與骨料取代率之間存在良好的線性關(guān)系。進(jìn)一步，根據(jù)氯離子在混凝土中的擴(kuò)散分布函數(shù)建立了骨料取代率與混凝土抗氯離子耐久性服役壽命之間的計(jì)算模型，可用于再生混凝土的抗氯離子服役壽命計(jì)算中。

[1] 李 坤.再生骨料及再生混凝土基本性能研究[D].大連：大連理工大學(xué)碩士論文，2005.

[2] 陳永剛，曹貝貝.再生混凝土國內(nèi)外發(fā)展動(dòng)態(tài)[J].國外建材科技，2004，25(3)：4-6.

[3] 黃秀亮，王成剛，柳炳康.再生混凝土抗碳化性能研究[J].合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2013,36(11):1343-1346,1348.

[4] 王成剛,黃秀亮,柳炳康.再生混凝土抗凍融性能試驗(yàn)研究[J].工程與建設(shè),2013,27(4):493-495.

[5] 徐佳佳，謝耀峰.鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)氯離子侵蝕耐久性壽命預(yù)測[J].山西建筑，2009,35(32)：166-167.

[6] 姚詩偉,吳 萍.氯離子擴(kuò)散方程的解析解[J].港工技術(shù)與管理,2006(5):1-7.

Study on service life model and durability performances of recycled aggregate concrete

Li Jian

(GuigangArchitecturalAdministrativeOffice,Guigang537100,China)

Design different recycled aggregate replacement rate of recycled concrete blocks, through RCM tests on the chloride ion diffusion coefficient of regeneration. The function relation between the diffusion coefficient and the substitution of recycled aggregate is established, then build the service life and the aggregate of recycled aggregate concrete to replace the relation model between the rate of chloride ion erosion environment.

recycled concrete, durability, chloride diffusion coefficient, service life

2015-03-27

李 劍(1971- )，男，工程師

1009-6825(2015)16-0113-02

TU528.07

A