2.6 碳化试验

2.6.1 试验设计及试验

以普通混凝土配合比公式为基础，取坍落度为50～60mm时的砂率和用水量，预配设计强度为C20、C25、C30、C35的再生混凝土，再生粗骨料掺量分别为0、100%，再生细骨料掺量为0、100%。计算得出配合比见表2.3，按标准养护28d进行混凝土抗压强度试验，结果见表2.4。参照《普通混凝土长期性能与耐久性能试验方法》（GB/T 50082—2009），采用快速碳化的方法进行试验。混凝土试件养护26d取出，养护后将试块放入干燥箱内60℃下烘48h。烘干处理后，除留下一个比较平整的侧面外，其余表面均用加热的石蜡密封，在侧面沿长度方向用铅笔以10mm间距画出平行线以预定碳化深度的测量点。碳化到3d、7d、14d、28d时，每组取出3块试件，在压力试验机上把混凝土试块劈裂破型，然后用直尺测出碳化深度，如图2.6所示，所测的碳化结果见表2.4。

本书试验理论碳化值采用张誉根据Papadakis提出的碳化模型的理论推导过程，并结合试验结果，建立了再生混凝土碳化深度的计算模型：

式中 Xc——混凝土完全碳化深度，mm；

RH——环境相对湿度，%，RH＞55%时适用。碳化湿度为70%时，RH=0.7；

W/C——水灰比；

C——1m3混凝土的水泥用量；

C0——环境中二氧化碳气体浓度，二氧化碳浓度为20%，C0=0.2；

γHD——水泥水化程度修正系数，28d养护为0.85；

γc——水泥品种修正系数，硅酸盐水泥为1.0；

t——碳化时间；

gRC——再生骨料影响系数，再生骨料取代率为0时，gRC=1；再生粗骨料取代率为100%，细骨料的取代率为0时，gRC=1.5；再生细骨料取代率为100%，再生粗骨料为0时，gRC=1.2；骨料全采用再生骨料时，gRC=1.6。

再生混凝土碳化深度计算值见表2.4，从表2.4可以看出试验值略偏高于计算值，但变化趋势还是一致的。

2.6.2 试验结果分析

1．再生骨料种类与混凝土碳化深度的关系

由表2.4可以看出，再生混凝土碳化深度在同一强度等级中顺序为由小到大：再生骨料掺量为0→再生细骨料掺量为100%→再生粗骨料掺量为100%→再生粗、细骨料掺量为100%。

再生骨料对再生混凝土碳化性能有两方面的影响：一是再生骨料的孔隙率大于天然骨料，再生骨料表面粗糙，棱角较多，混凝土块在解体、破碎过程中由于损伤累积，内部往往存在着大量微小裂缝，致使再生混凝土内部骨料—浆体界面结构更加复杂，界面数量增多，导致再生混凝土孔隙率增大，这无疑会降低其抗碳化性能。二是再生骨料的表层含有老砂浆，使得再生混凝土中总的水泥含量增大，可碳化物质增加，这又对其抗碳化性能有利。从试验结果表现出掺入再生细骨料的混凝土碳化深度低于掺入再生粗骨料的混凝土碳化深度，主要是再生细骨料的掺量少于再生粗骨料的掺量，再生细骨料内部所产生的微裂缝较小，因此产生的内部通道较短，不如再生粗骨料内部裂缝较长，在再生混凝土中含有大量微裂缝，抗渗性大大降低。

2．混凝土抗压强度与碳化速率的关系

混凝土抗压强度是混凝土最基本的性能指标，由表2.4的试验数据绘制出碳化速率与混凝土28d抗压强度的关系，如图2.7所示。从图2.7中可以看出，混凝土抗压强度高，水泥用量越大，则混凝土密实度越好，强度越高，CO2扩散速度减慢，碳化深度减小，抗碳化能力强，在相同强度等级情况下，碳化速率由大到小依次顺序为：再生骨料掺量为0→再生细骨料掺量为100%→再生粗骨料掺量为100%→再生粗、细骨料掺量为100%，混凝土碳化速率与抗压强度倒数成正比。

通过以上试验，得出再生骨料混凝土有关碳化的结论如下。

（1）结合试验结果，建立再生混凝土碳化深度计算模型。

（2）在相同强度等级情况下，碳化速率由大到小依次顺序为：再生骨料掺量为0→再生细骨料掺量为100%→再生粗骨料掺量为100%→再生粗、细骨料掺量为100%。

（3）混凝土碳化速率与抗压强度倒数成正比。

（4）随着再生骨料掺量的增加，再生混凝土碳化深度增加。