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本文作者：陳冠馮凱強作者單位：溫州大學建筑與土木工程學院

再生骨料混凝土抗硫酸鹽腐蝕和抗碳化能力的正交試驗

我組采用再生混凝土的實心試件進行各類實驗。正交試驗是采用正交設計方法處理多因素的試驗，利用規格化的正交表，對選定的因素合理安排的試驗，只需做多組的試驗，就能獲得較多信息，得出正確的結論并且獲得較好的試驗效果。因此，我組研究以普通混凝土理論配合比為基礎，選定水灰比、粗骨料大粒徑16～19，粗骨料中粒徑9．5～16，砂率4個因素，采用正交試驗方法分別進行以抗硫酸鹽腐蝕后的強度和抗碳化深度為最終的考核指標，尋求最佳試驗方案，為再生骨料混凝土的實際應用提供參考數據［3］。

1原材料組成及各原料特性

1)粗骨料。試驗所采用的粗骨料采用廢舊25混凝土破碎，經過篩分析粒徑分為16mm～19mm，9mm～16mm，4．75mm～9mm三種，其主要物理性能指標見表1。3)水泥。采用浙江虎山生產的425普通硅酸鹽水泥，其性能指標實測28d抗壓強度51MPa。

2試驗內容和試驗方法

1)抗碳化實驗。混凝土抗碳化能力是其耐久性的一個重要性指標，標準規定的碳化實驗方法步驟及參數是我國目前有關單位最常用的。方法適用于測定在一定濃度的CO2氣體介質中混凝土試件的碳化程度。混凝土在各實驗齡期時的平均碳化深度應按公式計算。以3個試件碳化28d的碳化深度平均值作為該組試件的碳化值的結果。處理時繪制碳化時間與碳化深度的關系曲線［4］。實驗試件規格:100mm×100mm×300mm，每組試件3塊。成型后，空氣中帶膜養護(24±2)h，編號。拆模后移至標準養護室進行養護，試件宜在28d齡期時，然后在60℃烘箱內烘干48h，再進行表面密封。密封材料用加熱的石蠟，預留一個或相對兩個側面暴露在空氣中，在暴露面畫10mm等距平行線，作為預定碳化深度的測點。控制碳化箱(20±2)℃之間，相對濕度(70±5)%之間，CO2(20±3)%之間。當碳化期達3d，7d，14d，28d時取出破型并測定碳化深度。在壓力試驗機上的劈裂法或干鋸法從試件的一端開始。每次破型厚度為試件寬度的一半(50mm左右)。隨即噴(或滴上)1%的酚酞酒精溶液，30s后，按照已畫好的10mm的等分線測量，精確0．5mm［5］。

2)硫酸鹽腐蝕。混凝土在硫酸鹽環境中，同時干濕循環條件在實際環境經常遇到硫酸鹽侵蝕，在耦合干濕循環條件下對混凝土的損傷速度較快。本方法適用于測定混凝土試件在干濕交替環境中，達到一定的干濕循環次數后，以抗壓試驗達到的抗壓強度作為抗硫酸鹽腐蝕的性能指標。試件澆筑規格采用100×100×100的立方體試模。澆筑成型在空氣中帶膜養護(24±2)h，實驗前2天將干濕循環試件取出，擦干試件表面的水分，放入烘箱(80±5)℃，時間為48h。干濕循環過程:系統向試驗箱注入5%的硫酸鈉溶液，30min內注滿，液面高度超過上層試件頂面20mm以上，浸泡過程保持為(15±0．5)h，浸泡結束后，系統立即將溶液排空，排空后，對試件風干處理30min，開始對試件烘干加熱。系統在30min內將箱內溫度升至80℃，烘干過程溫度保持在(80±5)℃。從開始到開始冷卻的時間為6h，烘干結束，開始冷卻。系統向試驗箱內注入5%硫酸鈉溶液，進入下個干濕循環。每個循環時間在(20±2)h之間。每隔15個干濕循環，應檢查一個溶液pH值。pH維持6～8之間。當達到標準表循環次數后，停止實驗，在取出干濕循環試件，觀察并且記錄表面破損情況。同時將對比時間從標準養護室取出，進行抗壓強度實驗(國標GB/T50081)［6］。

實驗數據與分析

考慮把水灰比、粗骨料大粒徑16mm～19mm，粗骨料中粒徑9．5mm～16mm，砂率摻入量和各比例作為因素考慮。其中，水灰比取0．4，0．5，0．6三個水平;粗骨料大粒徑16mm～19mm摻入比占總粗骨料取30%，40%，50%三個水平;粗骨料中粒徑9．5mm～16mm摻入比占總粗骨料也取30%，40%，50%三個水平;則粗骨料小粒徑4．75mm～9mm摻入量由前兩項可知，砂率取30%，35%，40%三個水平。根據試驗因素及水平個數，選取正交表L9(34)來安排試驗。

1再生混凝土抗硫酸鹽腐蝕分析

L9(34)試驗方案和試驗結果見表3。L9(34)正交試驗結果的極差分析見表4。基于測試結果，運用極差分析，A水灰比，B粗骨料粒徑16mm～19mm，C粗骨料粒徑9．5mm～16mm，D砂率，由表2分析可知對28d硫酸鹽腐蝕后實測抗壓強度的影響順序為:水灰比＞砂率＞粒徑9．5mm～16mm＞粒徑16mm～19mm，即粗水灰比影響最大，砂率次之，粗骨料大粒徑9．5mm～16mm較小，粗骨料大粒徑16mm～19mm最小。此時的最優配比組合為A1B2C1D1。

2再生混凝土抗碳化分析

試件標準養護28d后，混凝土水灰比與碳化深度的關系從圖2中可以看出，碳化深度隨著水灰比的增大而增大。例如，水灰比為0．4時，碳化28d混凝土的碳化深度為16mm，而水灰比為0．6時，碳化28d混凝土的碳化深度為30mm，混凝土碳化深度增大2倍左右。