CN109283209A - 一种通过实验确定增强再生混凝土抗冻性配比的方法 - Google Patents

Abstract

根据本发明所涉及的一种通过实验确定增强再生混凝土抗冻性配比的方法，包括如下步骤：步骤一，对影响再生混凝土抗冻性四个因素采用正交设计实验得到多组混凝土试样的实验样本；步骤二，采用快冻法对多组实验样本进行多次冻融循环，观察实验样本的剥蚀程度并对实验样本的抗冻性指标数据进行记录；步骤三，以特定次数循环步骤二；步骤四，对比抗冻性指标数据，得出实验样本的抗冻性指标的量值变化与四个因素的关系，进而得出最优实验样本，步骤五，对最优实验样本加以验证。本方法运用同属废弃物的粉煤灰等矿物粉改善再生混凝土，在保证再生混凝土强度的同时既能获得优质再生混凝土，又能节约大量天然资源。环境效益与经济效益并驾齐驱。

Description

一种通过实验确定增强再生混凝土抗冻性配比的方法

技术领域

本发明属于增强再生混凝土性能的方法，具体涉及一种通过实验确定增强再生混凝土抗冻性配比的方法。

背景技术

资源短缺与环境问题日益加剧，人们越来越重视资源的重新利用和可持续发展，废弃物再生利用逐渐成为世界所关注的重点问题。对于城市建设发展，混凝土的消耗与废弃建筑物成正比增长。同时，由于冰冻灾害的影响，再生混凝土抗冻性能的不足严重影响再生混凝土的使用维护和寿命。现有技术一般通过在再生混凝土中加入特定的减水剂、引气剂提高再生混凝土的抗冻性，这种特定的减水剂、引气剂成本较高，这种技术调制的混凝土所需的水泥量，水等资源也较大。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种通过实验确定增强再生混凝土抗冻性配比的方法。具有这样的特征，包括如下步骤：步骤S1，确定影响再生混凝土抗冻性的四个因素，采用正交法设计实验，得到多组混凝土试样的实验样本；步骤S2，采用快冻法对多组实验样本进行多次冻融循环，观察实验样本的剥蚀程度并对实验样本的抗冻性指标数据进行记录；步骤S3，以特定次数循环步骤S2；步骤S4，对比抗冻性指标数据，得出实验样本的抗冻性指标的量值变化与四个因素的关系，进而得出最优实验样本；步骤S5，验证最优实验样本的抗冻性指标，其中，步骤S2中，抗冻性指标包括：质量损失率、相对动弹性模量、抗压强度。

在本发明提供的一种通过实验确定增强再生混凝土抗冻性配比的方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤S1的过程包括：

步骤S1-1，实验样本的成分包括粗骨料、胶凝材料以及聚丙烯纤维，确定影响抗冻性指标的四个因素分别为实验样本中的粗骨料中再生粗骨料占比、胶凝材料中粉煤灰占比、胶凝材料中矿粉占比以及聚丙烯纤维用量；步骤S1-2，按正交法原则设计实验，得出得到多组混凝土试样的实验样本，该实验样本具有这样的特征：由四个因素组成的实验样本中，每个因素的选用量有三种取值，具体如下：

再生粗骨料占比为0、50％、100％；

粉煤灰占比为0、20％、30％；

矿粉占比为0、5％、10％；以及

聚丙烯纤维用量为0、0.6kg·m^-3、0.9kg·m^-3。

在本发明提供的一种通过实验确定增强再生混凝土抗冻性配比的方法中，还可以具有这样的特征：其中，在步骤S2中，冻融循环次数为20～25次。

在本发明提供的一种通过实验确定增强再生混凝土抗冻性配比的方法中，还可以具有这样的特征：其中，在步骤S3中，循环步骤S2的特定次数为5～10次。

在本发明提供的一种通过实验确定增强再生混凝土抗冻性配比的方法中，还可以具有这样的特征：其中，在步骤S4中，抗冻性能指标数据的抗压强度的对比包括：抗压强度值对比、抗压强度极差对比以及峰值应力值对比。

在本发明提供的一种通过实验确定增强再生混凝土抗冻性配比的方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤S5的验证过程包括：步骤S5-1，在样本数据中，选择再生粗骨料占比、粉煤灰占比、矿粉占比以及聚丙烯纤维用量皆为0的实验样本数据作为基准数据样本；步骤S5-2，选择再生粗骨料占比为100％，粉煤灰占比、矿粉占比以及聚丙烯纤维用量皆为0的实验样本数据作为对比数据样本；步骤S5-3，将基准数据样本、对比数据样本、最优数据样本的抗冻性指标进行对比。

发明的作用与效果

根据本发明所涉及的一种通过实验确定增强再生混凝土抗冻性配比的方法，包括如下步骤：步骤一，对影响再生混凝土抗冻性四个因素采用正交设计实验得到多组混凝土试样的实验样本；步骤二，采用快冻法对多组实验样本进行多次冻融循环，观察实验样本的剥蚀程度并对实验样本的抗冻性指标数据进行记录；步骤三，以特定次数循环步骤二；步骤四，对比抗冻性指标数据，得出实验样本的抗冻性指标的量值变化与四个因素的关系，进而得出最优实验样本，步骤五，对最优实验样本加以验证。因为使用了改变混凝土成分中粉煤灰、矿粉、聚丙烯纤维等廉价的材料提高了再生混凝土的抗冻性的方法，所以，本发明的一种通过实验确定增强再生混凝土抗冻性配比的方法对比现有技术使用的方法，运用同属废弃物的粉煤灰等矿物粉改善再生混凝土，在保证再生混凝土强度的同时既能获得优质再生混凝土，又能节约大量天然资源。环境效益与经济效益并驾齐驱。

附图说明

图1是本发明的实施例中通过实验确定增强再生混凝土抗冻性配比的方法的步骤示意图；

图2是本发明的实施例中通过实验确定增强再生混凝土抗冻性配比的方法的将实验样本冻融循环25次后的照片；

图3是本发明的实施例中通过实验确定增强再生混凝土抗冻性配比的方法的将实验样本冻融循环50次后的照片；

图4是本发明的实施例中通过实验确定增强再生混凝土抗冻性配比的方法的将实验样本冻融循环75次后的照片；

图5是本发明的实施例中通过实验确定增强再生混凝土抗冻性配比的方法的将实验样本冻融循环100次后的照片；

图6是本发明的实施例中通过实验确定增强再生混凝土抗冻性配比的方法的将实验样本冻融循环125次后的照片；

图7是本发明的实施例中通过实验确定增强再生混凝土抗冻性配比的方法的基准实验样本的应力应变坐标图；

图8是本发明的实施例中通过实验确定增强再生混凝土抗冻性配比的方法的对比实验样本的应力应变坐标图；以及

图9是本发明的实施例中通过实验确定增强再生混凝土抗冻性配比的方法的优选实验样本的应力应变坐标图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本发明一种通过实验确定增强再生混凝土抗冻性配比的方法作具体阐述。

如图1所示，一种通过实验确定增强再生混凝土抗冻性配比的方法T，用于通过实验确定使再生混凝土抗冻性最优化的配比，其特征在于，包括如下步骤：

步骤T1，确定影响再生混凝土抗冻性的四个因素，采用正交法设计实验，得到多组混凝土试样的实验样本。具体体现为：

混凝土的成分包括粗骨料、胶凝材料以及外加剂，胶凝材料包括水泥以及粉煤灰、矿砂。对于再生混凝土，粗骨料中又包括天然粗骨料与再生粗骨料。

基于行业经验，确定影响再生混凝土抗冻性的四个因素分别为粗骨料中再生粗骨料占比、胶凝材料中粉煤灰占比、胶凝材料中矿粉占比以及聚丙烯纤维用量。

准备实验，为了能明确的对比分析四个因素对再生混凝土抗冻性的影响，混凝土试样的实验样本应具有这样的特征：由四个因素组成的实验样本中，每个因素的选用量有三种取值，具体如表1：

表1

得出实验设计的要求为：1.实验样本具有四个因素；2.每个因素的选用量有三种不同的取值。

根据《普通混凝土长期性能和耐久性能试验标准》(GB/T 50082-2009)制作实验样本，试验样本采用0.45的水灰比，试件几何尺寸为100mm×100mm×100mm，减水剂掺量是0.5％，减水率15％，根据工程施工所需的塌落度和粗骨料的种类及最大粒径，通过规范确定混凝土的用水量为187kg/m³。养护方法选择标养。砂率取固定值0.36。

根据实验要求按正交法原则设计实验，得到9组不同配比混凝土试样的实验样本，分别编号为S1～S9。每组实验样本具有这样的特征：由四个因素组成的实验样本中，每个因素的选用量(kg/m³)为三种取值的其中一种。9组混凝土试样具体如表2：

表2

步骤T2，采用快冻法对实验样本进行20～25次冻融循环，观察实验样本的剥蚀程度并对实验样本的抗冻性指标数据进行记录，抗冻性指标包括：质量损失率、相对动弹性模量、抗压强度。质量损失率及相对动弹性模量皆用百分量表示。在本实施例中，实验样本冻融循环次数为25次。

步骤T3，将步骤T2循环5～10次。在本实施例中，将步骤T2循环5次，步骤T2，步骤T3总共进行的冻融循环次数为125次、5次观察实验样本的剥蚀程度并对实验样本的抗冻性指标数据进行记录。

步骤T2，步骤T3具体过程为：

从实验样本的外观可以看出：不论掺加再生粗骨料与否，混凝土外表面的剥蚀损伤都会因冻融次数的增加，呈现出越来越严重的趋势。如图2所示，将实验样本冻融循环25次后，混凝土表面浮渣有所掉落，但外观变化并不显著；如图3所示，将实验样本冻融循环50次后，各组实验样本水泥浆包裹的小砂石脱离下来，形成了一些细小孔洞，但是混凝土表面水泥浆的整体性还是完整的；如图4所示，将实验样本冻融循环75次后，混凝土表面的孔洞貌似有所减少，其实这是由于混凝土表面水泥浆的整体性开始被破坏，失去整体性的水泥浆把部分孔洞填补了；如图5所示，将实验样本冻融循环100次后，试块四周的水泥浆逐渐大范围剥落，外围局部的粗骨料开始暴露；如图6所示，将实验样本冻融循环125次后，混凝土外围的水泥浆基本上全部脱落，粗骨料开始大面积裸露，实验样本四角有少量残缺。

同时，再生混凝土的表面损伤较天然混凝土严重，且再生粗骨料取代率越高，混凝土表面剥离越明显，剥蚀量呈上升趋势。前期再生混凝土与天然混凝土的外观变化对比不显著，将实验样本冻融循环75次后，再生混凝土表面剥落明显加速，这也印证了混凝土的冻融损伤破坏是一个不断积累的过程。混凝土内部含有很多细微的空隙，孔隙中的水分因低温作用，冻结后冻胀，导致混凝土的膨胀。随着次数不断增进，膨胀渐渐累加，最终使得混凝土剥落越来越重，不断出现微小裂痕，裂缝的不断叠加形成连通裂缝，粗骨料逐渐外露，再生粗骨料由于表面新旧砂浆结合的不稳定截面而开始酥动，这与混凝土质量损失率趋势吻合。

步骤T4，对比抗冻性指标数据，得出实验样本的抗冻性指标的量值变化与四个因素的关系，进而得出最优实验样本。

抗压强度的对比包括：抗压强度值对比、抗压强度极差对比以及峰值应力值对比。具体体现为：

对比实验样本质量损失率(％)，得出四个因素对实验样本的质量损失率的影响。过程如下：

将实验样本质量损失率数据汇总成表3：

表3

通过表3可知，S1和S7组在经历25次时均有质量增加，主要因为试件本身内部具有很多裂缝，在进行冻融实验时都处于水充足的浸泡状态，使得试件裂缝充满了水，而这时试件在冻融作用下表面只有微量的水泥浆脱落，脱落的质量小于侵入试件水的质量，造成试件出现质量增加的现象。其他各组质量都有所下降，主要原因初期侵入混凝土中的水的重量相比表面浮渣脱落相对较小，混凝土出现微量的质量损失，但混凝土外观几乎没有变化。

可以看出低温循环50次后随着冻融次数的增多，实验样本的质量逐渐减轻，最初质量损耗是混凝土表面水泥砂浆冻胀后酥软脱落，后期由于混凝土在冻融作用下吸水冻胀产生一些微小裂缝，由于冻融损伤累加，微小裂缝不断增加，质量损失加剧。冻融次数的渐渐增加，冻胀损害逐渐增大，使得裂缝延伸形成贯通的裂缝，导致部分粗骨料剥落，使得实验样本的质量损失严重。S5质量损失最严重是由于其粗骨料由50％再生骨料和50％天然骨料混合而成，而因为本身缺陷，再生骨料表面附着有老旧砂浆，新旧砂浆相互粘结不紧密，存在薄弱连接截面。其次，S5中复合矿物粉的掺量为30％，虽然微粉的掺加能够增加细骨料之间的密实度，但由于部分取代了水泥，一定程度也降低了水泥的凝结力。在裂缝发展过程中，贯通裂缝容易形成，随之骨料剥落较大。

当再生骨料掺量为0％时，S1组的质量损失率呈现出一个缓慢增长的趋势，掺有复合矿物粉的S2组和S3组整体质量损失率变化形式接近，S2组50次后相比S3组质量损失率明显上升，主要由于，S3组中掺有较多聚丙烯纤维，虽对其表面剥落限制相对较小，但它有效地控制了混凝土内部微裂缝的生成与发展，控制接触薄弱界面的产生，骨料之间连接紧密，不易脱落，从而减少质量损失。

再生骨料掺量达到50％时，S5组和S6组整体质量损失率变化趋势一致，均掺有30％的复合矿物粉，随着冻融次数的增加，相对比S4组质量损失率的增长较快，实验样本的质量损失率较为严重；S4组仅掺有10％复合矿物粉，在较少减少水泥粘聚力的情况下增加了实验样本的密实度，且掺有0.9kg/m3聚丙烯纤维使其有效地抑制了裂缝后期的增长，大大降低后期贯通裂缝的发展，对降低实验样本质量损失率贡献了巨大力量。

当再生骨料掺量为100％时，三组在不同冻融循环次数下呈现不同转折变化，S7组和S8组质量损失率的变化趋势相似，S7组质量损失率较小，S9组由于全再生混凝土中又掺有35％的复合矿物粉，初期冻融次数少时质量损失率变化较小，后期质量损失率变化速度逐渐加快。从整体三组变化趋势可以看出，在全再生混凝土中加入矿物掺合料和聚丙烯纤维，对改善混凝土的质量损失率下降的成效甚微。

当再生混凝土掺量为0％时，S1组的相对质量损失率为最小；当再生混凝土掺量为50％时，S4组的相对质量损失率为最小；当再生混凝土掺量为100％时，S7组的相对质量损失率为最小。冻融循环次数50次之前，三组质量损失率变化差不多；50次后，S1组的相对质量损失率变化平稳增长，S4组和S7组相对质量损失率变化明显增大，S4组的质量损失率变化超过S7组；到75次以后S7组的质量损失率变化远超S4组，达到了4.64％的质量损失率，这与S4组掺有能够抑制后期裂缝发展的聚丙烯纤维有关系。另一方面从三组质量损失率的整体变化趋势可以看出，改性再生混凝土在50次前质量损失率与天然混凝土一致，仅在冻融循环50次后出现较大的差异。

对比实验样本的相对动弹性模量(％)，得出四个因素对实验样本的相对动弹性模量的影响。过程如下：

将不同冻融次数下的实验样本相对动弹性模量(％)数据汇总成表4：

表4

通过表4可知，可以看出当再生骨料掺量为0％时，S1组和S3组50次前相对动弹性模量下降趋势一致，呈缓慢下降；50次后实验样本的相对动弹性模量下降趋势突增，下降加速度加快。说明采用复合矿物粉和聚丙烯纤维来改善再生混凝土得到的相对动弹性模量可以达到天然混凝土地水平。S2组的相对动弹性模量变化先快后慢，在混凝土中掺加聚丙烯纤维对其表面剥落限制相对较小，但可更好地控制混凝土内部微裂缝的衍生与发展，间接使得冻胀损伤减轻，增强了试件内部的密实度和抗渗性。

当再生骨料掺量为50％时，三组实验样本在冻融75次之后相对动弹性模量下降变化速度保持一致；75次之前，S4组和S6组的相对动弹性模量较为平稳的下降，S5组的相对动弹性模量下降较快。这是由于S4和S6组中加有聚丙烯纤维，对裂缝起到了约束作用。

当再生粗骨料掺量为100％时，三组试块的相对动弹性模量变化都很快，主要还是因为再生混凝土本身的天然缺陷所致。对比天然粗骨料，其回收再利用骨料密度低、压碎指标大，其本身强度较低；再生粗骨料表面附着有大量水泥砂浆，在拌合过程中，残留水泥浆和新拌水泥浆接触粘合过程中留存有一些较弱的过渡区，且回收过程中致使混凝土内部存在一定损伤，导致冻融循环以后，裂缝的发展速度加快，相对动弹性模量随之下降。

当再生混凝土掺量为0％时，S1组的相对动弹性模量为最大、当再生混凝土掺量为50％时，S4组的相对动弹性模量为最大，当再生混凝土掺量为100％时，S7组的相对动弹性模量为最大。随着冻融次数的增加，S4组与S1组的相对动弹性模量变化速度几乎一致，说明掺有矿物掺合料和聚丙烯纤维的再生混凝土所测得的相对动弹性模量与天然混凝土并驾齐驱，采用这两种环保材料可以使得冻融后的再生混凝土的相对动弹性模量得到提高。

对比实验样本抗压强度，得出四个因素对抗压强度的影响。

抗压强度的对比包括：抗压强度值对比、抗压强度极差对比以及峰值应力值对比。分别进行对比分析，过程如下：

将实验样本抗压强度(Mpa)数据汇总成表5：

表5

通过表5可知，当掺量为0％时，三组实验样本的抗压强度值的变化保持一致，初期抗压强度均在35Mpa-40Mpa之间，处于较高水平，实验样本的抗压强度值的变化呈平稳下降，后实验样本的抗压强度值的变化慢慢增大。S2组、S3组虽掺有部分矿物掺合料，但其影响并不显著。

当掺量增加到50％时，S4组和S5组的抗压强度值的变化趋势一致，S6组变化的速率较大。三组实验样本的变化均呈平缓下降。

当采用100％再生骨料时，三组实验样本在冻融循环次数75次前抗压强度值的变化较快，主要还是因回收再加工的天然缺陷所致。相互比较下，再生粗骨料由于重新回收过程中，造成不同程度的损害使得压碎值大，抗压能力不强。表面附着旧的砂浆也让其密度下降，在拌合过程中，新旧砂浆接触面造成混凝土内部存在弱的过渡区，在后续冻融循环中，冻胀使得裂缝增长较快，抗压强度随着下降。当强度降到15Mpa左右，抗压强度值变化微小，几乎稳定不变。

当再生混凝土掺量为0％时，S1组的抗压强度值为最佳、当再生混凝土掺量为50％时，S4组的抗压强度值为最佳、当再生混凝土掺量为100％时，S7组的抗压强度值为最佳。三组实验样本的抗压强度值的变化均呈一致下降趋势，平均中间相差4Mpa左右，运用矿物掺合料和聚丙烯改良的再生混凝土抗压强度值虽未能达到天然混凝土，但由数据比较可以看出加固后的再生混凝土抗压强度值明显提高4～5Mpa左右，说明加固效果略有成效。

根据上节通过正交试验得到的混凝土抗压强度值数据，应用数据统计方法对掺复合矿物粉和聚丙烯纤维冻融循环作用后的抗压强度值试验结果进行极差分析，

将实验样本抗压强度极差数据汇总成表6：

表6

通过表6可知，混凝土抗压强度值在冻融循环各个阶段过程中均随着再生粗骨料掺量的增加而减小，说明再生粗骨料掺量对整个冻融循环过程中混凝土的抗压性能均有十分显著的影响，且在不掺再生粗骨料时为最优。冻融循环25次之前，混凝土抗压强度值随着粉煤灰的添加而下降；在50次至75次之间后，抗压强度值又随掺量的增大先减小后增大；100次后又随着掺量的增大而减小，且在未掺粉煤灰时为最优。混凝土在各个冻融阶段中抗压强度值均随着矿粉的增加先增大后减小，且各掺量影响差值不大，说明矿粉对混凝土抗压强度值影响不明显，但在不掺时为最优。从后面三个水平来看，各冻融阶段抗压强度值变化无规则，说明聚丙烯纤维对混凝土的抗压强度值影响不显著。

在整个冻融循环过程中，再生粗骨料的抗压强度极差均居于首位，影响十分显著。当冻融次数为0次，矿粉的影响程度居于第二位，高于粉煤灰，这是因为粉煤灰对混凝土在常温下的混凝土的抗压强度值贡献不如矿粉明显，特别是在混凝土前期中活性偏低；当冻融至25次时，粉煤灰对实验样本的抗压强度值的贡献和矿粉几乎一样，这是因为粉煤灰的活性需要随时间推移慢慢得以激发，最后达到和矿粉作用并驾齐驱；当冻融50次后，对实验样本的抗压强度值影响由大到小的顺序为：再生粗骨料>矿物掺合料>聚丙烯纤维。

将实验样本的峰值应力(冻融前、125次冻融后的实验样本的抗压强度值)数据，125次冻融后的相对动弹性模量数据汇总成表7：

表7

实验样本的峰值应力均下降30％以上，得出实验样本的初始抗压强度值和混凝土抗冻性指标的优劣，并无直接关系，初始抗压强度值最高的混凝土的抗冻性能并非最好，需要考虑内部构成的其他各方面因素。

混凝土冻融后的峰值点的相对动弹性模量变化较冻融前应变增长一倍到两倍，而且呈现抗冻性能越弱，应力最大时的应变上升的趋势。从未冻融的实验样本可以看出，掺有聚丙烯纤维的S3组的峰值应变比S1组的峰值应变较小；试验结果表面掺加复合矿物粉能大大降低试块的峰值点应变。

由混凝土的构成和受力特性分析，混凝土的变形由三方面构成：第一方面主要是经荷载作用由骨料和水泥结晶体经产生的弹性变形。由于骨料本身强度和弹性模量较大，当混凝土受压时，首先承压的为骨料，当压力逐渐增大，连接骨料与骨料之间的水泥结晶体开始共同承受荷载。第二方面是由水泥浆体生成的黏性流动以及混凝土初始状态下微裂缝变化的影响。水泥晶体遇水经过水化反应之后产生凝胶体，骨料和水泥结晶体承受压力时，凝胶体体系除压力下变形外，还随着时间的延长而产生缓慢的黏性流动。但这部分变形影响一般很小。最后一方面是裂缝的发展和延伸。立方体试块单轴受压时，竖向截面收缩，横向截面向外发展，因为混凝土的横向变形远远大于压力机圆形垫板的变形远，则试件上下表面形成“套箍作用”，导致混凝土截面四个角沿45°方向形成破坏面。裂缝的持续扩展，致使混凝土内部承受愈来愈严重的损伤，随着应力增大，破坏面逐渐加大，贯通至内聚力几乎耗尽，混凝土最终被破坏。

以上混凝土的变形主要为骨料的弹性变形。从图中也可以看出骨料的质量能明显改变试块的整体刚度，由于再生混凝土本身含有原始砂浆，在筛选过程中也造成骨料中多出裂缝的形成，再生骨料的自身缺陷导致骨料强度较低，因此含有再生骨料的实验样本的峰值点应变远远大于S1组普通混凝土。同时，掺有复合矿物粉的实验样本S2，由于微粉颗粒填充作用，填补了骨料之间的空隙，使得混凝土内部更加紧密。因此掺有复合矿物粉的实验样本S2比天然混凝土S1大大降低了峰值点的应变。

综合以上结论，得出再生混凝土占比为50％，粉煤灰占比为20％，矿粉占比为0，聚丙烯纤维用量为0.9kg/m³的实验样本为最优实验样本。

步骤T5，验证最优实验样本的抗冻性指标，具体过程为：

在样本数据中，选择再生粗骨料占比、粉煤灰占比、矿粉占比以及聚丙烯纤维用量皆为0的实验样本数据作为基准数据样本；

选出再生粗骨料占比为100％，粉煤灰占比、矿粉占比以及聚丙烯纤维用量皆为0的实验样本数据作为对比数据样本；以及

将基准数据样本、对比数据样本、最优数据样本的抗冻性指标进行对比。

如图7、图8、图9所示，最优实验样本峰值抗压强度虽未达到基准实验样本，但相比对比实验样本，提高了4.6～6.0MPa。最优实验样本的峰值抗压强度的上升段的斜率相比基准实验样本略小，但相差不大，说明最优实验样本的弹性相对模量降低不明显。复合矿物粉颗粒直径细小，颗粒之间相互添补，使其内部更加紧密，有效地增强了最优实验样本的抗渗性。

此外，相比基准实验样本，最优实验样本峰值抗压强度的下降段相对较平缓。在相同试验条件、同等轴向应力下，应变能较大，说明最优实验样本混凝土的应变能力增强。主要由于混凝土在搅拌过程中纤维均匀分散，构成三维网状结构，可承担混凝土紧缩引起的内应力，减少混凝土内部微裂纹的延伸；纤维可用于转移应力，降低砂浆中的应力聚集现象。同时，掺入混凝土的纤维会占据毛细空隙的位置，使得空隙空间减少，水分流失下降，水分难以迁移，从而产生的张力也随着下降。间接增大砂浆收缩变形和开裂的阻力，综合增强了混凝土对环境的应变能力。因此最优实验样本无论在抗压强度还是抗冻性上都具有较好的应变能力。

实施例的作用与效果

根据本实施例所涉及的一种通过实验确定增强再生混凝土抗冻性配比的方法，包括如下步骤：步骤一，对影响再生混凝土抗冻性四个因素采用正交设计实验得到多组混凝土试样的实验样本；步骤二，采用快冻法对多组实验样本进行多次冻融循环，观察实验样本的剥蚀程度并对实验样本的抗冻性指标数据进行记录；步骤三，以特定次数循环步骤二；步骤四，对比抗冻性指标数据，得出实验样本的抗冻性指标的量值变化与四个因素的关系，进而得出最优实验样本，步骤五，对最优实验样本加以验证。因为使用了改变混凝土成分中粉煤灰、矿粉、聚丙烯纤维等廉价的材料提高了再生混凝土的抗冻性的方法，所以，本发明的一种通过实验确定增强再生混凝土抗冻性配比的方法对比现有技术使用的方法，运用同属废弃物的粉煤灰等矿物粉改善再生混凝土，在保证再生混凝土强度的同时既能获得优质再生混凝土，又能节约大量天然资源。环境效益与经济效益并驾齐驱。

上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种通过实验确定增强再生混凝土抗冻性配比的方法，用于通过实验确定使再生混凝土抗冻性最优化的配比，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1，确定影响所述再生混凝土抗冻性的四个因素，采用正交法设计实验，得到多组混凝土试样的实验样本；

步骤S2，采用快冻法对多组所述实验样本进行多次冻融循环，观察所述实验样本的剥蚀程度并对所述实验样本的抗冻性指标数据进行记录；

步骤S3，以特定次数循环步骤S2；

步骤S4，对比所述抗冻性指标数据，得出所述实验样本的所述抗冻性指标的量值变化与四个所述因素的关系，进而得出最优实验样本；

步骤S5，验证所述最优实验样本的所述抗冻性指标，

其中，步骤S2中，所述抗冻性指标包括：质量损失率、相对动弹性模量、抗压强度。

2.根据权利要求1所述的一种通过实验确定增强再生混凝土抗冻性配比的方法，其特征在于：

其中，步骤S1的过程包括：

步骤S1-1，所述实验样本的成分包括粗骨料、胶凝材料以及聚丙烯纤维，确定影响所述抗冻性指标的四个所述因素分别为所述实验样本中的所述粗骨料中再生粗骨料占比、所述胶凝材料中粉煤灰占比、所述胶凝材料中矿粉占比以及所述聚丙烯纤维用量；

步骤S1-2，按正交法原则设计实验，得出得到多组所述混凝土试样的所述实验样本，该实验样本具有这样的特征：由四个所述因素组成的所述实验样本中，每个所述因素的选用量有三种取值，具体如下：

所述再生粗骨料占比为0、50％、100％；

所述粉煤灰占比为0、20％、30％；

所述矿粉占比为0、5％、10％；

所述聚丙烯纤维用量为0、0.6 kg·m^-3、0.9 kg·m^-3。

3.根据权利要求1所述的一种通过实验确定增强再生混凝土抗冻性配比的方法，其特征在于：

其中，在步骤S2中，所述冻融循环次数为20～25次。

4.根据权利要求1所述的一种通过实验确定增强再生混凝土抗冻性配比的方法，其特征在于：

其中，在步骤S3中，循环步骤S2的所述特定次数为5～10次。

5.根据权利要求1所述的一种通过实验确定增强再生混凝土抗冻性配比的方法，其特征在于：

其中，在步骤S4中，所述抗冻性能指标数据的所述抗压强度的对比包括：抗压强度值对比、抗压强度极差对比以及峰值应力值对比。

6.根据权利要求1所述的一种通过实验确定增强再生混凝土抗冻性配比的方法，其特征在于：

其中，步骤S5的验证过程包括：

步骤S5-1，在所述样本数据中，选择所述再生粗骨料占比、所述粉煤灰占比、所述矿粉占比以及所述聚丙烯纤维用量皆为0的所述实验样本数据作为基准数据样本；

步骤S5-2，选择所述再生粗骨料占比为100％，所述粉煤灰占比、所述矿粉占比以及所述聚丙烯纤维用量皆为0的所述实验样本数据作为对比数据样本；

步骤S5-3，将所述基准数据样本、所述对比数据样本、所述最优数据样本的所述抗冻性指标进行对比。