本文作者：陈冠冯凯强作者单位：温州大学建筑与土木工程学院

再生骨料混凝土抗硫酸盐腐蚀和抗碳化能力的正交试验

我组采用再生混凝土的实心试件进行各类实验。正交试验是采用正交设计方法处理多因素的试验，利用规格化的正交表，对选定的因素合理安排的试验，只需做多组的试验，就能获得较多信息，得出正确的结论并且获得较好的试验效果。因此，我组研究以普通混凝土理论配合比为基础，选定水灰比、粗骨料大粒径16～19，粗骨料中粒径9．5～16，砂率4个因素，采用正交试验方法分别进行以抗硫酸盐腐蚀后的强度和抗碳化深度为最终的考核指标，寻求最佳试验方案，为再生骨料混凝土的实际应用提供参考数据［3］。

1原材料组成及各原料特性

1)粗骨料。试验所采用的粗骨料采用废旧25混凝土破碎，经过筛分析粒径分为16mm～19mm，9mm～16mm，4．75mm～9mm三种，其主要物理性能指标见表1。3)水泥。采用浙江虎山生产的425普通硅酸盐水泥，其性能指标实测28d抗压强度51MPa。

2试验内容和试验方法

1)抗碳化实验。混凝土抗碳化能力是其耐久性的一个重要性指标，标准规定的碳化实验方法步骤及参数是我国目前有关单位最常用的。方法适用于测定在一定浓度的CO2气体介质中混凝土试件的碳化程度。混凝土在各实验龄期时的平均碳化深度应按公式计算。以3个试件碳化28d的碳化深度平均值作为该组试件的碳化值的结果。处理时绘制碳化时间与碳化深度的关系曲线［4］。实验试件规格:100mm×100mm×300mm，每组试件3块。成型后，空气中带膜养护(24±2)h，编号。拆模后移至标准养护室进行养护，试件宜在28d龄期时，然后在60℃烘箱内烘干48h，再进行表面密封。密封材料用加热的石蜡，预留一个或相对两个侧面暴露在空气中，在暴露面画10mm等距平行线，作为预定碳化深度的测点。控制碳化箱(20±2)℃之间，相对湿度(70±5)%之间，CO2(20±3)%之间。当碳化期达3d，7d，14d，28d时取出破型并测定碳化深度。在压力试验机上的劈裂法或干锯法从试件的一端开始。每次破型厚度为试件宽度的一半(50mm左右)。随即喷(或滴上)1%的酚酞酒精溶液，30s后，按照已画好的10mm的等分线测量，精确0．5mm［5］。

2)硫酸盐腐蚀。混凝土在硫酸盐环境中，同时干湿循环条件在实际环境经常遇到硫酸盐侵蚀，在耦合干湿循环条件下对混凝土的损伤速度较快。本方法适用于测定混凝土试件在干湿交替环境中，达到一定的干湿循环次数后，以抗压试验达到的抗压强度作为抗硫酸盐腐蚀的性能指标。试件浇筑规格采用100×100×100的立方体试模。浇筑成型在空气中带膜养护(24±2)h，实验前2天将干湿循环试件取出，擦干试件表面的水分，放入烘箱(80±5)℃，时间为48h。干湿循环过程:系统向试验箱注入5%的硫酸钠溶液，30min内注满，液面高度超过上层试件顶面20mm以上，浸泡过程保持为(15±0．5)h，浸泡结束后，系统立即将溶液排空，排空后，对试件风干处理30min，开始对试件烘干加热。系统在30min内将箱内温度升至80℃，烘干过程温度保持在(80±5)℃。从开始到开始冷却的时间为6h，烘干结束，开始冷却。系统向试验箱内注入5%硫酸钠溶液，进入下个干湿循环。每个循环时间在(20±2)h之间。每隔15个干湿循环，应检查一个溶液pH值。pH维持6～8之间。当达到标准表循环次数后，停止实验，在取出干湿循环试件，观察并且记录表面破损情况。同时将对比时间从标准养护室取出，进行抗压强度实验(国标GB/T50081)［6］。

实验数据与分析

考虑把水灰比、粗骨料大粒径16mm～19mm，粗骨料中粒径9．5mm～16mm，砂率掺入量和各比例作为因素考虑。其中，水灰比取0．4，0．5，0．6三个水平;粗骨料大粒径16mm～19mm掺入比占总粗骨料取30%，40%，50%三个水平;粗骨料中粒径9．5mm～16mm掺入比占总粗骨料也取30%，40%，50%三个水平;则粗骨料小粒径4．75mm～9mm掺入量由前两项可知，砂率取30%，35%，40%三个水平。根据试验因素及水平个数，选取正交表L9(34)来安排试验。

1再生混凝土抗硫酸盐腐蚀分析

L9(34)试验方案和试验结果见表3。L9(34)正交试验结果的极差分析见表4。基于测试结果，运用极差分析，A水灰比，B粗骨料粒径16mm～19mm，C粗骨料粒径9．5mm～16mm，D砂率，由表2分析可知对28d硫酸盐腐蚀后实测抗压强度的影响顺序为:水灰比＞砂率＞粒径9．5mm～16mm＞粒径16mm～19mm，即粗水灰比影响最大，砂率次之，粗骨料大粒径9．5mm～16mm较小，粗骨料大粒径16mm～19mm最小。此时的最优配比组合为A1B2C1D1。

2再生混凝土抗碳化分析

试件标准养护28d后，混凝土水灰比与碳化深度的关系从图2中可以看出，碳化深度随着水灰比的增大而增大。例如，水灰比为0．4时，碳化28d混凝土的碳化深度为16mm，而水灰比为0．6时，碳化28d混凝土的碳化深度为30mm，混凝土碳化深度增大2倍左右。