再生骨料混凝土抗冻性能试验研究
周
111
宇，郑秀梅，李广军，冯
12砚，刘继梅
（1．佳木斯大学建筑工程学院，黑龙江佳木斯154002；2．中冶实久建设有限公司，成都610000）
【摘要】为了研究不同粗骨料取代率再生混凝土的抗冻性，共设计了5种不同料取代率的试块进行冻融
循环试验，根据试验现象及试验数据，对试验结果进行了分析。结果表明：再生粗骨料混凝土的抗冻性整体上要劣于原生混凝土，且随着再生骨料的增加，抗冻性能越差。冻融循环200次后，试验中各混凝土的相对动弹性模量剩余量均超过60%，满足混凝土抗冻性要求
【关键词】再生混凝土；再生粗骨料；取代率；抗冻性【中图分类号】TU528. 0
【文献标识码】B
【文章编号】1001－6864（2013）12－0014－0330%、50%、70%、100%。试配强度为种替代率，分别是0、C30，水灰比为0. 40，细骨料砂率为34%。对于各种不同骨料取代率的再生混凝土，配合比见表1。表1
试件编号ＲC－0ＲC－30ＲC－50ＲC－70ＲC－100
人类社会正受到资源匮乏及环境恶化等一系列目前，问题的威胁
［1］
，从上个世纪起人们越来越重视资源的再利
用，可持续发展的观点也在全球范围内得到普遍认可。随着我国基础设施的进一步加强，无论房建、道路、桥梁、农业、水利及海洋平台的兴建，还是震后重建、城市化建设或新农村建设，都离不开建筑行业，更离不开建筑混凝土的消耗。消耗的同时，巨量的建筑垃圾随之产生，其中接近一半是废弃混凝土
［2］
混凝土配合比
单位体积各材料用量/kg·m －3
水灰比砂率/%
水[**************]
水泥[**************]
砂[**************]
原生粗骨料[1**********]630
再生粗骨料[1**********]210
。如何处理及进行资源化利用这些建筑垃
圾，成为当前混凝土生产技术的新课题和新挑战。面对这种情况，再生混凝土应运而生，将废弃混凝土经过破碎、清，洗和筛分等工艺处理后得到“再生骨料”将其按一定比例或全部取代天然骨料重新配制混凝土，就生成了再生混凝土，因而再生混凝土是一种具有绿色、环保的概念，并具有较大的经济价值和社会价值。
近年来，再生混凝土日益成为工程界和学术界的研究热点之一，并取得一定成果
［4］［3］
0. 40. 40. 40. 40. 4
3434343434
。但以往的研究大多是关
（3）试件制作与养护。混凝土搅拌设备为一台容量
于再生混凝土的生产工艺、抗压强度、弹性模量、泊松比等方面，对寒冷地区的再生混凝土研究不多，尤其是对寒冷地区再生混凝土的抗冻性研究更少。为了能系统地揭示寒冷地区不同粗骨料取代率再生混凝土的抗冻性能，本研究利用黑龙江省佳木斯市某住宅小区的拆除混凝土梁作为再生粗骨料的原料，设计了5组试件进行试验研究，为再生混凝土的进一步研究提供有力的数据支持，也为再生混凝土在寒冷地区的广泛应用提供可靠的技术指导。1
试验方案（1）
试验材料。文中所用的再生混凝土粗骨料源于
30L 的强制式搅拌机。投料顺序为先加入饱和面干的再生骨料和水泥，搅拌均匀后，加入部分搅拌用水，再加入砂与天然骨料进行搅拌，最后加入剩余的水，搅拌3 5min 后，观测其坍落度，坍落度试验完毕后将混凝土拌合物注入钢24h 后拆模，模，采用振动台振捣密实并抹平，立即放入养护室养护，在标准条件下养护24d 后取出，再放入水中养护4d ，准备进行冻融试验。实验室制备尺寸为150mm ˑ 150mm ˑ 400mm ，用作抗折试验。制作在佳木斯大学建筑工程学院实验中心实验室完成。
（4）
试验方法。本方法适用于测定混凝土试件在水
冻水融条件下，以经受的快速冻融循环次数来表示的混凝土抗冻性能。
本试验制作了供冻融循环使用的100mm ˑ 100mm ˑ 400mm 棱柱体试件90块，ＲC－共分为五个系列：ＲC－0、30、ＲC－50、ＲC－70、ＲC－100，ＲC－试件标号为ＲC－0－0，0－50，ＲC－0－100，ＲC－0－200，ＲC－0－225，依次进行标50次，100次，150次，200次，225次。按号，分别冻融0次，快冻法进行试验，以经受的快速冻融循环次数来表示的混
1986年建造的佳木斯市百花园住宅小区的地基基础梁部分，经人工破碎而成，原混凝土设计强度为C30，最大粒径为31. 5mm 。天然骨料选用连续级配的碎石，最大粒径为31. 5mm 。细骨料为天然河砂，过筛后取粒径在4. 75mm 以下的砂备用。所用的水泥选自桦南水泥厂生产的425普通硅酸盐水泥。水为佳木斯市自来水。
（2）
混凝土配合比设计。再生粗骨料取代率为再生
粗骨料质量占全部粗骨料质量的百分比。本研究设计了5
［基金项目］佳木斯大学青年基金项目资助（Lq2012－39）
快冻法适用于对抗冻性要求高的混凝土。凝土抗冻性能，
在本次试验中，当冻融试件的相对动弹性模量下降到60%以下或其重量损失率超过5%时停止试验。整个冻融《GBT50082－2009普通混凝土长期性能和耐久性过程均按
能试验方法》中的快冻法严格进行操作。2
试验结果与分析（1）
冻融试验现象。无再生粗骨料原混凝土经冻融
从图1可以看出，除ＲC－0－50及ＲC－30－50的质量有所增加，其余试件均随冻融次数的增加而呈现出质量损失也增加的现象，同时也能看出，相同冻融次数时，再生骨ＲC料取代率大的试件，质量损失也较大。在图也可以看出，－0与ＲC－30的质量损失在各冻融次数时均较为接近。
从图2可以看出，各混凝土试件的相对动弹性模量损失率均随冻融次数与粗骨料取代率的增加而呈现出增大趋势。在冻融100次左右时，相对动弹性模量损失率的变化量趋于一致，冻融100次以后，损失变化率较大，能明显看出。从数值可以看出，本试验中原生混凝土和再生混凝土冻融200次后的相对动弹性模量都大于60%，故满足抗冻要求。
（3）
试验结果分析。再生混凝土随着冻融循环次数
的增加，相应的冻融性能参数重量损失率、相对动弹性模量损失率也随之增加，说明混凝土内部结构损伤随冻融次数的增加逐渐劣化
［5］
50次后，表面几乎没有变化；冻融100次后，表面水泥浆略有剥落，呈现出凹凸不平；冻融200次后，混凝土试件表面水泥浆剥落较多，柱头部分有一定程度的冻裂损坏，但无骨料剥落现象。
再生混凝土试件经冻融后，不同再生骨料取代率的混凝土试件出现的现象也不尽相同，但却呈现一定的规律：随着再生骨料取代率的增加，经同期冻融后，试件表现剥落现象也越来越严重，柱状损坏现象也比较显著。
ＲC－30的混凝土试件，在经冻融50次后，表面几乎无变化，只有一个试件表面水泥浆有微量的剥落，而ＲC－50、ＲC－70与ＲC－100的试件，表面水泥浆都有不同程度的剥ＲC－70次之，落，且ＲC－100的剥落现象最明显，均无柱头ＲC－30表面水泥浆剥落严重，损坏。在经冻融100次后，但ＲC－70与ＲC－100开始出现粗骨料无骨料剥落；ＲC－50、
ＲC－100最为严重，冻裂剥落现象，同时也出现柱头损坏。ＲC－30也开始出现粗骨料剥落现象，经冻融200次后，且柱头也有损坏；而ＲC－50除出现较多粗骨料剥落现象、柱头损坏现象外，纵身也出现裂缝，但整体尚完好；而ＲC－70与ＲC－100则各有两试件被整体冻坏，呈酥裂状。
。
再生混凝土重量损失率随冻融次数和再生粗骨料取代率增大而呈上升，最初的质量损失是由试件表面水泥浆的剥落引起的，相对于原生混凝土而言，再生混凝土的表面剥落时间或程度均大于原生混凝土，分析其原因，是由于再生混凝土表面及内部存在较多的微裂纹和孔隙，在混凝土搅拌期间，骨料本身吸收了部分水泥浆，使得其它水泥浆相对较少，硬化后强度较原生混凝土中水泥浆体差。而冻融50ＲC－30混凝土的质量反而增加，次时，主要是因为再生混凝土中内部存在大量裂纹或孔隙，吸收了部分水分，而此时表面并没有剥落损失，故出现质量增加现象
［6］
。
又由于再生粗骨料中含有大量水泥石以及其内存在部分缺陷，吸收水分后冻胀，使得新旧水泥浆体界面力学性能较差
［7］
，在冻融过程中有一部分再生粗骨料剥落下来，这导
致再生混凝土重量损失率大于普通混凝土，且重量损失率随再生粗骨料参量的增加而增加。
再生混凝土的相对动弹性模量损失率大于普通混凝土，这是由于再生骨料本身具有很多微裂缝
［8］
，这导致再生
骨料在冻融过程中吸水冻胀，进而产生新的微裂纹，造成循环冻胀破坏，所以再生混凝土破坏速度与内部破坏程度都大于原生混凝土。再生混凝土相对动弹性模量损失率随再生粗骨料取代率增加而增加，这是由于再生骨料越多，吸水冻胀能力越强，其内部损伤越大；但当再生粗骨料达到50%之后，由于再生粗骨料内部缺陷相对于天然骨料增加许多，再生混凝土动弹性模量降低速度加剧，这导致再生粗骨料达到50%之后，由于原缺陷导致的连锁冻胀缺陷增加，从而再生粗骨料内部损伤加重。3
结语（1）
不同再生粗骨料取代率的再生混凝土在经受冻
融循环破坏时，早于原生混凝土出现表面水泥浆体剥落及柱头破坏现象，由于再生骨料有吸水冻胀破坏，再生混凝土
（2）
冻融循环试验结果。根据试验中每50次冻融循
在150次冻融破坏后，出现粗骨料剥落现象，而原生混凝土无此现象。且随取代率增加，各种破坏现象越明显。
（2）
随再生粗骨料取代率的增加，冻融循环后，混凝
土试件的质量损失率及相对动弹性模量损失率也随之增加。
环测得试件的相对动弹性模量与质量，通过计算得到相应数据，并制得图1与图2，分别为不同冻融循环次数下试件的质量损失率与相对动弹性模量损失率。
16
低温建筑技术2013年第12期（总第186期）
碳化模型分析比对以及限值新模型浅析
袁
琴
（同济大学建筑工程系，上海200092）
【摘
的认识，国内外学者从不同角度，运用不同方法对碳化系数k 进行研究，要】基于碳化深度x c =k ·形成了不同的模型。文中总结了一些代表模型，并通过工程实测数据对各个模型进行了比对分析，为耐久性评估以及碳化模型建立提供参考意见。此文还介绍了近来提出的混凝土碳化是一个自我限制的过程，碳化深度存在上限值的研究成果，并对这一最新模型进行了初步讨论分析。
【关键词】混凝土；碳化深度；预测模型【中图分类号】TU528. 0
【文献标识码】B
【文章编号】1001－6864（2013）12－0016－03度与碳化时间的平方根成正比，即：
x c =k ·映混凝土碳化速度的快慢；t 为碳化时间，年。
影响碳化的因素非常多，为了确定k 值，根据对不同因素的控制，各个学者提出了不同的碳化模型。基于建立角度和方法的不同，主要有：①理论模型，以经典扩散理论为基础；②经验模型，基于试验和实际工程调查结果；③扩散理论和试验结果结合的模型。1. 1
理论模型
通过对混凝土碳化的多相物理化学过程的深入研究，前苏联学者阿列克谢耶夫等人主张碳化过程受CO 2在混凝土孔隙中的扩散控制。根据Fick 第一扩散定律以及CO 2在多孔介质中扩散和吸收的特点，推导出了经典理论模型如式（2）
［2］
大量的工程调查证明，混凝土中钢筋锈蚀是当今影响混凝土结构耐久性的首要因素。在众多引发钢筋锈蚀的诱因中，碳化是其中一种最重要的作用。混凝土经过水化后，析出Ca （OH ）2等碱性物质，pH 值达到12. 5左右。这种高碱性环境使钢筋的表面形成一层致密的钝化膜，阻止钢筋3CaO ·锈蚀。大气中CO 2侵入混凝土内部，与Ca （OH ）2、2SiO 2·3H 2O 等碱性物质反应，使pH 值降低，这一中性化过程即碳化作用。当碳化深度到达钢筋表面时，表面的钝化膜被破坏而处于活化状态，一旦水、氧气等条件充足，钢筋就会发生锈蚀，造成钢筋强度降低，粘结性能减弱，混凝土胀裂，承载能力下降，使用性受到影响，甚至可能导致整个结构体系的破坏。因此混凝土碳化深度是决定混凝土结构的耐久性状态的一个重要指标1
碳化深度预测模型
由于碳化深度模型重要的现实意义，几十年来，数十种碳化模型被相继提出。目前，比较受公认的结论是碳化深
［1］
（1）
x c 为混凝土碳化深度，mm ；k 为碳化系数，综合反式中，
，其预测模型的建立对
于指导结构全寿命设计与维护具有很大的实际意义。
。形式简单。但是该模型与试验结果符合程度较好，
其中D e 与M 0两个参数定义较模糊，难以计算，且在相对湿
櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀
再生混凝土与原生混凝土试件的相对动弹性模量损失率均随冻融次数与粗骨料取代率的增加而呈现出增大趋势。但本试验中原生混凝土和再生混凝土冻融200次后的相对动弹性模量剩余都大于60%，均满足抗冻要求。
（3）
针对再生混凝土的抗冻性能劣于原生混凝土，为
了更好应用再生能源，更大程度上实现可持续发展，建议各科研人员加大对再生混凝土及再生骨料的优化研究，使之成为真正意义上的骨料，最大程度的减少因内部缺陷带来的应用难题。
1927－1932．
［3］陈爱玖，王静，章青. 再生粗骨料混凝土抗冻耐久性试验研究
［J ］．新型建筑材料，2008（12）：1－5．
．混凝土，［4］肖建庄，雷斌. 再生混凝土耐久性能研究［J ］
2008，（5）．
［5］Max J. Setzer ，Micro －Ice －Lens Formation in Porous Solid ［J ］，
Colloid and Interface Science ，2001，（243）：193－201．［6］范玉辉. 冻融循环对抗冻再生骨料混凝土力学性能影响试验
2009．研究［D ］．哈尔滨：哈尔滨工业大学，
［7］郑秀梅，张彩霞，等. 寒冷地区再生混凝土抗冻性能试验研究
［J ］．低温建筑技术，2012，（12）：3－5．
［8］王文仲，郑秀梅，等. 寒冷地区再生混凝土抗压强度试验研究
35．［J ］．混凝土，2012，（10）：30，31，［收稿日期］2013－09－16［作者简介］周
宇（1968－），硕士，副教授，男，哈尔滨人，从事土木工程方向的教学与研究。
参考文献
［1］任庆旺，邱茂智，等. 再生混凝土的研究现状及其基本性能
［J ］. 建筑技术开发，2005，32（2）．
［2］ＲOUMIANAZAHAＲIEVA.Frost resistance of recycled aggregate
concrete ［J ］．Cement and Concrete Ｒesearch，2004，34（10）：
再生骨料混凝土抗冻性能试验研究
周
111
宇，郑秀梅，李广军，冯
12砚，刘继梅
（1．佳木斯大学建筑工程学院，黑龙江佳木斯154002；2．中冶实久建设有限公司，成都610000）
【摘要】为了研究不同粗骨料取代率再生混凝土的抗冻性，共设计了5种不同料取代率的试块进行冻融
循环试验，根据试验现象及试验数据，对试验结果进行了分析。结果表明：再生粗骨料混凝土的抗冻性整体上要劣于原生混凝土，且随着再生骨料的增加，抗冻性能越差。冻融循环200次后，试验中各混凝土的相对动弹性模量剩余量均超过60%，满足混凝土抗冻性要求
【关键词】再生混凝土；再生粗骨料；取代率；抗冻性【中图分类号】TU528. 0
【文献标识码】B
【文章编号】1001－6864（2013）12－0014－0330%、50%、70%、100%。试配强度为种替代率，分别是0、C30，水灰比为0. 40，细骨料砂率为34%。对于各种不同骨料取代率的再生混凝土，配合比见表1。表1
试件编号ＲC－0ＲC－30ＲC－50ＲC－70ＲC－100
人类社会正受到资源匮乏及环境恶化等一系列目前，问题的威胁
［1］
，从上个世纪起人们越来越重视资源的再利
用，可持续发展的观点也在全球范围内得到普遍认可。随着我国基础设施的进一步加强，无论房建、道路、桥梁、农业、水利及海洋平台的兴建，还是震后重建、城市化建设或新农村建设，都离不开建筑行业，更离不开建筑混凝土的消耗。消耗的同时，巨量的建筑垃圾随之产生，其中接近一半是废弃混凝土
［2］
混凝土配合比
单位体积各材料用量/kg·m －3
水灰比砂率/%
水[**************]
水泥[**************]
砂[**************]
原生粗骨料[1**********]630
再生粗骨料[1**********]210
。如何处理及进行资源化利用这些建筑垃
圾，成为当前混凝土生产技术的新课题和新挑战。面对这种情况，再生混凝土应运而生，将废弃混凝土经过破碎、清，洗和筛分等工艺处理后得到“再生骨料”将其按一定比例或全部取代天然骨料重新配制混凝土，就生成了再生混凝土，因而再生混凝土是一种具有绿色、环保的概念，并具有较大的经济价值和社会价值。
近年来，再生混凝土日益成为工程界和学术界的研究热点之一，并取得一定成果
［4］［3］
0. 40. 40. 40. 40. 4
3434343434
。但以往的研究大多是关
（3）试件制作与养护。混凝土搅拌设备为一台容量
于再生混凝土的生产工艺、抗压强度、弹性模量、泊松比等方面，对寒冷地区的再生混凝土研究不多，尤其是对寒冷地区再生混凝土的抗冻性研究更少。为了能系统地揭示寒冷地区不同粗骨料取代率再生混凝土的抗冻性能，本研究利用黑龙江省佳木斯市某住宅小区的拆除混凝土梁作为再生粗骨料的原料，设计了5组试件进行试验研究，为再生混凝土的进一步研究提供有力的数据支持，也为再生混凝土在寒冷地区的广泛应用提供可靠的技术指导。1
试验方案（1）
试验材料。文中所用的再生混凝土粗骨料源于
30L 的强制式搅拌机。投料顺序为先加入饱和面干的再生骨料和水泥，搅拌均匀后，加入部分搅拌用水，再加入砂与天然骨料进行搅拌，最后加入剩余的水，搅拌3 5min 后，观测其坍落度，坍落度试验完毕后将混凝土拌合物注入钢24h 后拆模，模，采用振动台振捣密实并抹平，立即放入养护室养护，在标准条件下养护24d 后取出，再放入水中养护4d ，准备进行冻融试验。实验室制备尺寸为150mm ˑ 150mm ˑ 400mm ，用作抗折试验。制作在佳木斯大学建筑工程学院实验中心实验室完成。
（4）
试验方法。本方法适用于测定混凝土试件在水
冻水融条件下，以经受的快速冻融循环次数来表示的混凝土抗冻性能。
本试验制作了供冻融循环使用的100mm ˑ 100mm ˑ 400mm 棱柱体试件90块，ＲC－共分为五个系列：ＲC－0、30、ＲC－50、ＲC－70、ＲC－100，ＲC－试件标号为ＲC－0－0，0－50，ＲC－0－100，ＲC－0－200，ＲC－0－225，依次进行标50次，100次，150次，200次，225次。按号，分别冻融0次，快冻法进行试验，以经受的快速冻融循环次数来表示的混
1986年建造的佳木斯市百花园住宅小区的地基基础梁部分，经人工破碎而成，原混凝土设计强度为C30，最大粒径为31. 5mm 。天然骨料选用连续级配的碎石，最大粒径为31. 5mm 。细骨料为天然河砂，过筛后取粒径在4. 75mm 以下的砂备用。所用的水泥选自桦南水泥厂生产的425普通硅酸盐水泥。水为佳木斯市自来水。
（2）
混凝土配合比设计。再生粗骨料取代率为再生
粗骨料质量占全部粗骨料质量的百分比。本研究设计了5
［基金项目］佳木斯大学青年基金项目资助（Lq2012－39）
快冻法适用于对抗冻性要求高的混凝土。凝土抗冻性能，
在本次试验中，当冻融试件的相对动弹性模量下降到60%以下或其重量损失率超过5%时停止试验。整个冻融《GBT50082－2009普通混凝土长期性能和耐久性过程均按
能试验方法》中的快冻法严格进行操作。2
试验结果与分析（1）
冻融试验现象。无再生粗骨料原混凝土经冻融
从图1可以看出，除ＲC－0－50及ＲC－30－50的质量有所增加，其余试件均随冻融次数的增加而呈现出质量损失也增加的现象，同时也能看出，相同冻融次数时，再生骨ＲC料取代率大的试件，质量损失也较大。在图也可以看出，－0与ＲC－30的质量损失在各冻融次数时均较为接近。
从图2可以看出，各混凝土试件的相对动弹性模量损失率均随冻融次数与粗骨料取代率的增加而呈现出增大趋势。在冻融100次左右时，相对动弹性模量损失率的变化量趋于一致，冻融100次以后，损失变化率较大，能明显看出。从数值可以看出，本试验中原生混凝土和再生混凝土冻融200次后的相对动弹性模量都大于60%，故满足抗冻要求。
（3）
试验结果分析。再生混凝土随着冻融循环次数
的增加，相应的冻融性能参数重量损失率、相对动弹性模量损失率也随之增加，说明混凝土内部结构损伤随冻融次数的增加逐渐劣化
［5］
50次后，表面几乎没有变化；冻融100次后，表面水泥浆略有剥落，呈现出凹凸不平；冻融200次后，混凝土试件表面水泥浆剥落较多，柱头部分有一定程度的冻裂损坏，但无骨料剥落现象。
再生混凝土试件经冻融后，不同再生骨料取代率的混凝土试件出现的现象也不尽相同，但却呈现一定的规律：随着再生骨料取代率的增加，经同期冻融后，试件表现剥落现象也越来越严重，柱状损坏现象也比较显著。
ＲC－30的混凝土试件，在经冻融50次后，表面几乎无变化，只有一个试件表面水泥浆有微量的剥落，而ＲC－50、ＲC－70与ＲC－100的试件，表面水泥浆都有不同程度的剥ＲC－70次之，落，且ＲC－100的剥落现象最明显，均无柱头ＲC－30表面水泥浆剥落严重，损坏。在经冻融100次后，但ＲC－70与ＲC－100开始出现粗骨料无骨料剥落；ＲC－50、
ＲC－100最为严重，冻裂剥落现象，同时也出现柱头损坏。ＲC－30也开始出现粗骨料剥落现象，经冻融200次后，且柱头也有损坏；而ＲC－50除出现较多粗骨料剥落现象、柱头损坏现象外，纵身也出现裂缝，但整体尚完好；而ＲC－70与ＲC－100则各有两试件被整体冻坏，呈酥裂状。
。
再生混凝土重量损失率随冻融次数和再生粗骨料取代率增大而呈上升，最初的质量损失是由试件表面水泥浆的剥落引起的，相对于原生混凝土而言，再生混凝土的表面剥落时间或程度均大于原生混凝土，分析其原因，是由于再生混凝土表面及内部存在较多的微裂纹和孔隙，在混凝土搅拌期间，骨料本身吸收了部分水泥浆，使得其它水泥浆相对较少，硬化后强度较原生混凝土中水泥浆体差。而冻融50ＲC－30混凝土的质量反而增加，次时，主要是因为再生混凝土中内部存在大量裂纹或孔隙，吸收了部分水分，而此时表面并没有剥落损失，故出现质量增加现象
［6］
。
又由于再生粗骨料中含有大量水泥石以及其内存在部分缺陷，吸收水分后冻胀，使得新旧水泥浆体界面力学性能较差
［7］
，在冻融过程中有一部分再生粗骨料剥落下来，这导
致再生混凝土重量损失率大于普通混凝土，且重量损失率随再生粗骨料参量的增加而增加。
再生混凝土的相对动弹性模量损失率大于普通混凝土，这是由于再生骨料本身具有很多微裂缝
［8］
，这导致再生
骨料在冻融过程中吸水冻胀，进而产生新的微裂纹，造成循环冻胀破坏，所以再生混凝土破坏速度与内部破坏程度都大于原生混凝土。再生混凝土相对动弹性模量损失率随再生粗骨料取代率增加而增加，这是由于再生骨料越多，吸水冻胀能力越强，其内部损伤越大；但当再生粗骨料达到50%之后，由于再生粗骨料内部缺陷相对于天然骨料增加许多，再生混凝土动弹性模量降低速度加剧，这导致再生粗骨料达到50%之后，由于原缺陷导致的连锁冻胀缺陷增加，从而再生粗骨料内部损伤加重。3
结语（1）
不同再生粗骨料取代率的再生混凝土在经受冻
融循环破坏时，早于原生混凝土出现表面水泥浆体剥落及柱头破坏现象，由于再生骨料有吸水冻胀破坏，再生混凝土
（2）
冻融循环试验结果。根据试验中每50次冻融循
在150次冻融破坏后，出现粗骨料剥落现象，而原生混凝土无此现象。且随取代率增加，各种破坏现象越明显。
（2）
随再生粗骨料取代率的增加，冻融循环后，混凝
土试件的质量损失率及相对动弹性模量损失率也随之增加。
环测得试件的相对动弹性模量与质量，通过计算得到相应数据，并制得图1与图2，分别为不同冻融循环次数下试件的质量损失率与相对动弹性模量损失率。
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低温建筑技术2013年第12期（总第186期）
碳化模型分析比对以及限值新模型浅析
袁
琴
（同济大学建筑工程系，上海200092）
【摘
的认识，国内外学者从不同角度，运用不同方法对碳化系数k 进行研究，要】基于碳化深度x c =k ·形成了不同的模型。文中总结了一些代表模型，并通过工程实测数据对各个模型进行了比对分析，为耐久性评估以及碳化模型建立提供参考意见。此文还介绍了近来提出的混凝土碳化是一个自我限制的过程，碳化深度存在上限值的研究成果，并对这一最新模型进行了初步讨论分析。
【关键词】混凝土；碳化深度；预测模型【中图分类号】TU528. 0
【文献标识码】B
【文章编号】1001－6864（2013）12－0016－03度与碳化时间的平方根成正比，即：
x c =k ·映混凝土碳化速度的快慢；t 为碳化时间，年。
影响碳化的因素非常多，为了确定k 值，根据对不同因素的控制，各个学者提出了不同的碳化模型。基于建立角度和方法的不同，主要有：①理论模型，以经典扩散理论为基础；②经验模型，基于试验和实际工程调查结果；③扩散理论和试验结果结合的模型。1. 1
理论模型
通过对混凝土碳化的多相物理化学过程的深入研究，前苏联学者阿列克谢耶夫等人主张碳化过程受CO 2在混凝土孔隙中的扩散控制。根据Fick 第一扩散定律以及CO 2在多孔介质中扩散和吸收的特点，推导出了经典理论模型如式（2）
［2］
大量的工程调查证明，混凝土中钢筋锈蚀是当今影响混凝土结构耐久性的首要因素。在众多引发钢筋锈蚀的诱因中，碳化是其中一种最重要的作用。混凝土经过水化后，析出Ca （OH ）2等碱性物质，pH 值达到12. 5左右。这种高碱性环境使钢筋的表面形成一层致密的钝化膜，阻止钢筋3CaO ·锈蚀。大气中CO 2侵入混凝土内部，与Ca （OH ）2、2SiO 2·3H 2O 等碱性物质反应，使pH 值降低，这一中性化过程即碳化作用。当碳化深度到达钢筋表面时，表面的钝化膜被破坏而处于活化状态，一旦水、氧气等条件充足，钢筋就会发生锈蚀，造成钢筋强度降低，粘结性能减弱，混凝土胀裂，承载能力下降，使用性受到影响，甚至可能导致整个结构体系的破坏。因此混凝土碳化深度是决定混凝土结构的耐久性状态的一个重要指标1
碳化深度预测模型
由于碳化深度模型重要的现实意义，几十年来，数十种碳化模型被相继提出。目前，比较受公认的结论是碳化深
［1］
（1）
x c 为混凝土碳化深度，mm ；k 为碳化系数，综合反式中，
，其预测模型的建立对
于指导结构全寿命设计与维护具有很大的实际意义。
。形式简单。但是该模型与试验结果符合程度较好，
其中D e 与M 0两个参数定义较模糊，难以计算，且在相对湿
櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀
再生混凝土与原生混凝土试件的相对动弹性模量损失率均随冻融次数与粗骨料取代率的增加而呈现出增大趋势。但本试验中原生混凝土和再生混凝土冻融200次后的相对动弹性模量剩余都大于60%，均满足抗冻要求。
（3）
针对再生混凝土的抗冻性能劣于原生混凝土，为
了更好应用再生能源，更大程度上实现可持续发展，建议各科研人员加大对再生混凝土及再生骨料的优化研究，使之成为真正意义上的骨料，最大程度的减少因内部缺陷带来的应用难题。
1927－1932．
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35．［J ］．混凝土，2012，（10）：30，31，［收稿日期］2013－09－16［作者简介］周
宇（1968－），硕士，副教授，男，哈尔滨人，从事土木工程方向的教学与研究。
参考文献
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