温差循环作用对再生混凝土断裂性能的影响

Influence of thermal cycling on the fracture performance of recycled concrete

摘要

为研究在不同温差循环次数下再生混凝土的断裂损伤情况和纳米材料对其性能的影响，通过温差循环损伤试验、三点弯曲梁试验，研究了在-20~20 ℃不同循环次数下纳米二氧化硅和粉煤灰对再生混凝土断裂性能的影响，研究表明：在相同的温差循环次数下掺入纳米二氧化硅及复掺粉煤灰均可有效改善再生混凝土的断裂性能，对比普通再生混凝土，二者都表现出更高的断裂性能与裂缝扩展抵抗能力。温差循环100次后，掺入纳米二氧化硅及复掺粉煤灰的再生混凝土起裂荷载和极限荷载较普通再生混凝土分别提高了45.78%、62.65%和11.11%、15.43%。研究成果可为再生混凝土在我国北方季冻区实际工程应用提供理论与科学依据。

Abstract

To investigate the fracture damage to recycled concrete under varying thermal cycles and the influence of nano materials on its performance, thermal cycling damage tests and three-point bending beam tests were conducted to assess the effects of nano-silica and fly ash on the fracture performance of recycled concrete subjected to different numbers of cycles between -20 °C and 20 °C. The results indicate that the addition of nano-silica and composite fly ash can effectively improve the fracture performance of recycled concrete under the same number of thermal cycles. Compared with ordinary recycled concrete, both modifications exhibit superior fracture performance and enhanced resistance to crack propagation. Specifically, after 100 thermal cycles, the crack initiation load and ultimate load of recycled concrete mixed with nano silica and fly ash increased by 45.78%, 62.65%, 11.11%, and 15.43%, respectively, compared to ordinary recycled concrete. The results of this study can provide theoretical and scientific basis for the practical engineering application of recycled concrete in seasonal frozen areas in northern China.

Graphical abstract

关键词

再生混凝土 / 温差循环损伤 / 断裂性能 / 裂缝扩展抵抗能力

Key words

recycled concrete / thermal cycling damage / fracture performance / resistance to crack propagation

再生骨料的巨量生产通常是通过对建筑或拆除废弃物的回收和再加工来实现的，据统计全球每年产生的建筑废弃物超100万亿t，而我国作为其最大生产国，每年产生约20亿t^[1]，其大量堆积浪费土地资源，释放的有害物质在污染环境的同时严重威胁着人类身体健康^[2]，因此，其合理的消纳迫在眉睫。而建筑废弃物生产为再生骨料的转化率可达85%，即1 t的建筑废弃物可产出0.85 t的再生骨料^[3]，因此建筑废弃物生产再生骨料，可有效改变现状^[4]。再生骨料通常用于制备再生混凝土并应用于各种工程领域，如道路、基础设施和房屋建筑^[5]，实现了废弃物的有效消纳和资源的循环利用。本试验旨在通过纳米二氧化硅和粉煤灰改性再生混凝土有效提升其断裂性能，保证其在工程领域应用的安全性。

我国部分地区的温差大且持续时间长。例如，内蒙古自治区冬季通常从11月持续到次年3月，最低温度可达-30 ℃甚至更低，夏季平均气温达30 ℃，该温差严重影响混凝土使用寿命。再生混凝土作为一种可持续发展的建筑材料，在建筑领域引起了广泛关注。与传统混凝土相比，再生混凝土在砂浆与骨料界面的连接性能方面存在一些薄弱特性^[6]，这可能影响其温差循环损伤的断裂性能。郭献戌等^[7]研究表明，温差循环会导致砂浆与骨料之间的界面结合力下降，这种界面的薄弱性使得裂缝更容易发生并扩展，从而降低了再生混凝土的抗裂性能和断裂韧性。因此，针对温差循环损伤对再生混凝土断裂性能的影响，近年来研究人员一直在探索优化界面结合性能，通过优化配合比^[8]、添加界面增强剂^[9]及改进生产工艺^[10]等方法，以提高再生混凝土的耐久性和抗裂性能。本试验通过添加纳米二氧化硅和粉煤灰来改善界面结合力与孔隙结构，进而提升再生混凝土整体性能，推动其在工程实践中的应用。

本文研究通过掺加纳米二氧化硅和粉煤灰对再生混凝土起到改性作用，以此来增加砂浆与骨料界面的结合力，进而提升其在温差下的断裂性能。试验对试件掺加纳米二氧化硅和复掺粉煤灰、普通再生混凝土试件三者对比分析，在不同温差循环次数条件下通过三点弯曲梁试验测试其抗断裂能力，并通过数字图像相关(digital image correlation，DIC)设备获取荷载-裂缝口张开位移，根据试验数据解释其温差循环损伤后抗裂性能的提升。

1 试件制备及试验方法

1.1 原材料

试验所用水泥为冀东水泥厂生产的P·O42.5普通硅酸盐水泥，其主要性能指标如表1所示。粉煤灰为呼和浩特市金桥热电厂生产的Ⅰ级粉煤灰，其化学成分如表2所示。采用粒径为0.2~50.5 mm的普通河砂作为细骨料。粗骨料则采用内蒙古路雅资源再生利用有限公司生产的再生粗骨料，由C30混凝土破碎所得，粒径为5~10 mm，其性能指标见表3。纳米二氧化硅采用中冶新材料生产的纳米二氧化硅粉末，粒径为20 nm，密度为2.2~2.6 g/cm³。

1.2 试件制备

本试验遵循《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ 55—2011)计算混凝土配合比^[11]。由于再生粗骨料吸水率较高，因此采用再生粗骨料1 h吸水率作为额外水分。根据相关研究，过高的纳米二氧化硅掺量可能导致聚团现象，影响试验效果；而在低掺量时，纳米二氧化硅反而能良好改善再生骨料混凝土的性能。已有研究表明，当纳米二氧化硅掺量为3%，粉煤灰掺量为20%时，可获得最佳改性效果^[12]。因此，本试验方案设定纳米二氧化硅掺量为3%，粉煤灰掺量为20%，再生骨料替代率为100%。共设计了三种混凝土配合比，具体配比详见表4。

表4中，RAC代表100%替代率的再生混凝土，F0N3代表单一掺入3%纳米二氧化硅且替代率为100%的再生混凝土，而F2N3表示复合掺入20%粉煤灰和3%纳米二氧化硅且替代率为100%的再生混凝土。

根据《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ 55—2011)的设计要求^[13]，设计了100 mm×100 mm×500 mm的混凝土尺寸。

1.3 试验方法

1.3.1 温差循环损伤试验

试验设置了温差温度，范围定为-20~20 ℃。温差试验循环过程如下：将室温下养护28 d的试件放入高低温交替箱中，设定温度为低温持续2.5 h，20 ℃持续1.5 h，恒温后，将试件浸泡于水中0.5 h，以减少内外温差，一个完整的温差循环周期完成。温差循环次数为0、50、100次，对温差损伤后的混凝土进行三点弯断裂试验，从而评估温差循环作用对混凝土断裂性能的影响。

1.3.2 三点弯曲梁试验

试验选用预制切口再生混凝土进行三点弯曲梁的温差损伤试验。该试验采用锯切裂缝法对试件进行预制裂缝处理。试件的尺寸为100 mm×100 mm×500 mm，长为500 mm，跨度为400 mm，跨高比为0.4，宽和高均为100 mm。预制裂缝的高度为30 mm，宽度为3 mm，缝高比为0.3，如图1所示。

根据《水工混凝土断裂试验规程》(DL/T 5332—2005)^[14]，试验在100 kN电子万能试验机上进行。将应变片贴于裂缝尖端各5 mm处，并使用DH3816N静态应变仪通过测量电阻应变片的电阻变化来检测材料的应变，得到再生混凝土的荷载-应变曲线，进而确定试件起裂荷载。

2 结果与分析

2.1 再生混凝土断裂性能分析

2.1.1 再生混凝土断裂过程

图2为再生混凝土断裂破坏图。在未经历温差损伤时，宏观裂缝通常从预制裂缝口尖端开始形成，由于再生骨料强度较弱，裂缝沿着预制裂缝口尖端竖直扩展，直接导致再生粗骨料的劈裂。经历温差损伤后，再生混凝土内部孔隙增多^[15]，再生粗骨料和水泥砂浆界面劣化，黏结面强度减弱，导致破坏形貌变为沿着混凝土脆弱界面破坏^[16]。

2.1.2 起裂荷载和极限荷载

起裂荷载是混凝土在外部荷载下能够承受而不产生非控制性裂缝扩展的最大力量。其高低反映了混凝土抗裂性能，越高表明抗裂能力越强。而极限荷载则是结构在外力作用下达到破坏或失效的最大荷载，超过该荷载则结构崩溃。为确保结构的安全性，确定混凝土的极限荷载至关重要。

通过静态电阻应变仪收集的应变数据，结合荷载位移曲线，绘制出荷载(P)-应变(ε)曲线，从而确定混凝土的起裂荷载，见图3。在再生混凝土三点弯曲梁试验中，试验初，随着外部荷载逐渐增大，预制裂缝尖端的应变也逐渐增加。此时试验处于弹性阶段，混凝土的应力-应变关系基本符合胡克定律，即应变与应力成正比。随着荷载继续增加，再生混凝土预制裂缝尖端达到极限受力状态，应变值达到峰值，微小裂纹开始出现。在这一临界点，预制裂缝尖端的应力集中现象明显，微小裂纹的形成和扩展释放了应变能。此后，荷载继续增加，应变随之下降，再生混凝土试件两侧的拉力持续增加，应变回缩降低。当荷载达到再生混凝土试件所能承受的极限状态时，荷载开始减小，混凝土进入塑性阶段，该极限状态下的荷载即极限荷载。

表5列出了再生混凝土的起裂荷载和极限荷载数据。冻融50次后，RAC起裂荷载和极限荷载分别削弱了28.9%、9.3%，P_ini/P_max比值削弱了21.79%；F0N3起裂荷载和极限荷载分别削弱了30.45%、20.42%，P_ini/P_max比值削弱了13.1%；F2N3起裂荷载和极限荷载分别削弱了30.08%、19.33%，P_ini/P_max比值削弱了13.64%。总体来看，掺入纳米二氧化硅的再生混凝土的起裂荷载和极限荷载均高于未掺纳米二氧化硅的情况，而复掺粉煤灰则进一步提高了这些指标。这表明，掺入纳米二氧化硅可以减缓再生混凝土裂缝的扩展并提高其抗断裂能力^[17]，而复掺粉煤灰的效果更显著。

随着温差循环次数的增加，三种再生混凝土的极限荷载、起裂荷载和P_ini/P_max比值都下降了。这是由于冻融循环导致混凝土内部微裂纹和裂缝的产生，破坏了混凝土的连续性和强度，从而降低了起裂荷载和极限荷载。

2.1.3 荷载-挠度

再生混凝土的荷载(P)-挠度(δ)曲线如图4所示。观察到，三种配比的再生混凝土在荷载达到最高点后出现回落现象，说明它们属于脆性断裂类型。相比RAC再生混凝土，F0N3再生混凝土具有更快的上升段和更高的极限荷载，表明单纯掺入纳米二氧化硅能提高再生混凝土的极限荷载，但也增加了其脆性。而F2N3再生混凝土具有更长的上升段和更高的极限荷载，表明复合掺入粉煤灰可以改善纳米二氧化硅引入的脆性，二者的协同效应明显。

2.1.4 断裂能

断裂能G_F 是混凝土试件受压力破坏单位面积裂缝扩展所需的能量，是评价混凝土断裂性能的关键指标。一般而言，断裂能的增加代表混凝土抗裂性能的提高。根据本次试验得到的荷载-挠度曲线所围的面积进行积分得到W₀，再根据式(1)计算出再生混凝土的最终断裂能。具体的计算结果见表6。

G_F=\frac{{\int }_{\mathrm{0}}^{\mathrm{\infty }}P\mathrm{d}\delta +mg{\delta }_{\mathrm{m}\mathrm{a}\mathrm{x}}+W_{\mathrm{n}\mathrm{m}}}{B\left(D-a_{\mathrm{0}}\right)}=\frac{W_{\mathrm{0}}+W_{\mathrm{1}}}{A_{\mathrm{l}\mathrm{i}\mathrm{g}}}(1)

式中：G_F 为再生混凝土梁试件断裂能，N/m；W₀为再生混凝土梁试件外力所做的功，J；W₁为再生混凝土梁试件自身重力所做的功，J；A_lig为再生混凝土梁试件断裂区面积，mm²；\delta_max为再生混凝土梁最终破坏点的挠度，mm；m为再生混凝土跨度间的质量，kg；g为重力加速度，取9.8 m/s²。

通过对表6中再生混凝土的外力功、重力功和断裂能进行分析，得到图5，更直观地观察到随着温差循环次数的增加，再生混凝土的外力功和断裂能呈下降趋势。这是由于温差循环会导致再生混凝土内部有害孔隙的增加和微裂缝的出现^[18]，随着循环次数的增加，这些缺陷不断积累，导致了再生混凝土的自身强度和弹性模量下降，从而影响了外力功和断裂能的表现。

经过温差循环100次后，RAC的外力功降低了37.68%，重力功降低了34.78%，断裂能降低了36.95%；F0N3的外力功降低了39.29%，重力功降低了29.16%，断裂能降低了37.03%；F2N3的外力功降低了41.83%，重力功降低了30.76%，断裂能降低了39.52%。从再生混凝土的外力功、重力功、断裂能的降幅可以看出，断裂能的下降幅度与外力功的下降幅度最为接近，这说明再生混凝土的断裂能受外力功的影响较大。

2.1.5 荷载-裂缝口张开位移

试验采用DIC技术获取应变场数据，通过这些数据提取了试件上预制裂缝的张开口位移，从而测定了试件中预制裂缝的位移。同时，结合了电子万能试验机所得的荷载值，制作了荷载(P)-裂缝口张开位移(CMOD)曲线。图6展示了试件的拍摄区域和计算区域。拍摄区域由实线包围，是一个100 mm×100 mm的正方形区域；而计算区域则由虚线包围，其高度延伸至预制裂缝到试件顶端，宽度延伸至预制裂缝两侧各50 mm。

确定计算区域，选取极限荷载的+10%、+50%、+90%、+100%、-90%、-50%、-10%以及荷载时刻的散斑图像进行处理和分析。在此，+表示荷载-裂缝口张开位移曲线的上升段，-表示下降段。本试验关注混凝土Ⅰ型断裂，因此仅考虑u方向的裂缝张开位移。图6中，MN代表计算区域的下边界。通过使用MatchID 2D分析软件对MN线上各点的位移进行分析，可获取裂缝口的张开位移以及裂缝扩展的起始和结束点。提取M₁N₁、M₂N₂、M₃N₃、…、M_nN_n 线上各点的变形信息，以全面描述该区域内再生混凝土的变形情况。每两条线之间的间隔为7个像素点，得到再生混凝土梁试件测量区域的位移场云图。在位移场云图中，线M₁N₁与再生混凝土预制裂缝口平齐，M₁N₁线上原点两侧像素点之间在u方向上的位移差即为裂缝口的张开位移。绘制出R点和Q点沿u方向位移的曲线，如图7所示。

在测量区域内，各个位置像素点的位移包含刚体位移和裂缝张开位移。刚体位移通常是由振动等环境因素引起的，而裂缝张开位移则是在微裂缝形成和扩展过程中产生的。因此，可以通过计算裂缝边缘两侧水平位移的差值来抵消刚体位移的影响，差值即为裂缝口的张开位移，也称为CMOD。此外，峰值荷载P_max对应的CMOD被定义为裂缝口的临界张开位移CMOD_c。各组梁试件通过DIC方法测量得到的CMOD_c值见表7。

通过表7得到不同试件在常温下的裂缝口临界张开位移(CMOD_c)值，分别为0.070 6 mm、0.088 3 mm和0.089 4 mm。对比得出，掺入纳米二氧化硅和复合掺入粉煤灰的再生混凝土相对常规再生混凝土具有更高的裂缝扩展抵抗能力。当试件经过50次温差循环后，所有试件的CMOD_c值都有所降低，表明温差循环对试件的裂缝扩展性能产生了不利影响，导致其裂缝扩展抵抗能力降低。随着更高次数的温差循环，所有试件的CMOD_c值进一步降低，每一次温差循环后试件内部都会由于孔隙中水结冰产生应力损伤，进而形成有害孔和微裂缝^[19]，这说明温差循环对试件的影响是逐渐积累的，使得试件的裂缝扩展抵抗能力逐渐下降^[20]。

2.2 再生混凝土断裂参数计算与分析

2.2.1 双K断裂韧度

在混凝土三点弯曲梁断裂试验中，随着荷载逐渐增加，预制裂缝会先形成微裂区并缓慢扩张，导致预制裂缝初始长度a₀扩展为临界等效裂缝长度a_c。进一步加载将导致试件梁失稳破坏。在加载过程中，混凝土中的骨料之间发生啮合和黏聚作用。使用初始裂缝长度a₀计算断裂韧度会引起误差，因此，应用双K断裂准则来定义起裂断裂韧度K_{\mathrm{I}\mathrm{c}}^{\mathrm{i}\mathrm{n}\mathrm{i}}和失稳断裂韧度K_{\mathrm{I}\mathrm{c}}^{\mathrm{u}\mathrm{n}}两个断裂参数。K_{\mathrm{I}\mathrm{c}}^{\mathrm{i}\mathrm{n}\mathrm{i}}描述材料对裂缝扩展的抵抗能力，K_{\mathrm{I}\mathrm{c}}^{\mathrm{u}\mathrm{n}}描述构件在临界失稳状态下对外部荷载的抵抗能力。混凝土材料的破坏特征趋向准脆性，即混凝土不是一裂就坏，而是经历裂缝起裂、裂缝稳定扩展和失稳断裂三个阶段。

根据线弹性断裂韧度表达式中的双K准则进行计算，起裂断裂韧度K_{\mathrm{I}\mathrm{c}}^{\mathrm{i}\mathrm{n}\mathrm{i}}可通过初始裂缝长度a₀和起裂荷载P_ini计算得出，而失稳断裂韧度K_{\mathrm{I}\mathrm{c}}^{\mathrm{u}\mathrm{n}}则可由临界等效裂缝长度a_c和最大荷载P_max计算得出。对于带有预制切口且跨高比为4的三点弯曲梁，起裂韧度和失稳韧度都可以按照式(2)和式(3)进行计算：

K=\frac{\mathrm{3}PS}{\mathrm{2}B{H}^{\mathrm{2}}}\sqrt[]{a}f\left(\frac{a}{H}\right)(2)

f\left(\frac{a}{H}\right)=\frac{\mathrm{1.99}-\left(\frac{a}{H}\right)\left(\mathrm{1}-\frac{a}{H}\right)\left[\mathrm{2.15}-\mathrm{3.93}\frac{a}{H}+\mathrm{2.7}{\left(\frac{a}{H}\right)}^{\mathrm{2}}\right]}{\left(\mathrm{1}+\mathrm{2}\frac{a}{H}\right){\left(\mathrm{1}-\frac{a}{H}\right)}^{\frac{\mathrm{3}}{\mathrm{2}}}}(3)

式中：P为起裂荷载P_ini或峰值荷载P_max；S为梁的跨度；H为梁的高度；B为梁的厚度；a为裂缝长度。在计算起裂韧度时，裂缝长度即为预制裂缝的高度a₀；而在计算失稳韧度时，裂缝长度需要进行等效计算，用a_c表示。

式中的参数a表示等效断裂弹性裂缝长度，其数值由式(4)计算得出：

a_{\mathrm{c}}=\frac{\mathrm{2}}{\mathrm{\pi }}H\mathrm{a}\mathrm{r}\mathrm{c}\mathrm{t}\mathrm{a}\mathrm{n}\sqrt[]{\frac{BE{C}_{\mathrm{u}}}{\mathrm{32.6}}-\mathrm{0.113}\mathrm{5}}(4)

式中：C_u为荷载-裂缝口张开位移曲线在峰值荷载处对应的柔度，C_u=CMOD_u /P_max；E为混凝土弹性模量，采用式(5)和式(6)计算混凝土试件弹性模量：

E=\frac{\mathrm{6}S{a}_{\mathrm{0}}V\left(\frac{a_{\mathrm{0}}}{H}\right)}{B{H}^{\mathrm{2}}{C}_{\mathrm{i}}}(5)

\begin{array}{l}V\left(\frac{a_{\mathrm{0}}}{H}\right)=\mathrm{0.76}-\mathrm{2.28}\frac{a_{\mathrm{0}}}{H}+\mathrm{3.87}{\left(\frac{a_{\mathrm{0}}}{H}\right)}^{\mathrm{2}}\\ -\mathrm{2.04}{\left(\frac{a_{\mathrm{0}}}{H}\right)}^{\mathrm{3}}+\frac{\mathrm{0.66}}{{\left(\mathrm{1}-\frac{a_{\mathrm{0}}}{H}\right)}^{\mathrm{2}}}\end{array}(6)

式中：C_i为由荷载-裂缝口张开位移曲线的初始线性阶段确定的初始弹性柔度，C_i=CMOD_i /P_i。

根据表5中的再生混凝土起裂荷载和极限荷载，应用式(2)~式(6)进行计算，得到了再生混凝土的断裂韧度，具体数据见表8。

对表8中不同温差循环下再生混凝土的起裂断裂韧度和失稳断裂韧度进行分析，绘图表示两种韧度与温差循环次数的关系，以及两种韧度在50、100次循环后的下降率，如图8和图9所示。

总体而言，F2N3、F0N3和RAC的起裂断裂韧度和失稳断裂韧度都呈现F2N3>F0N3>RAC的规律，且随着温差循环次数的增加，两种韧度逐渐降低。在温差循环50次和100次的情况下，RAC的起裂断裂韧度分别降低了20.47%和30.26%，失稳断裂韧度分别降低了3.54%和13.24%；F0N3的起裂断裂韧度分别降低了20.58%和23.45%，失稳断裂韧度分别降低了6.62%和10.67%；F2N3的起裂断裂韧度分别降低了19.34%和30.56%，失稳断裂韧度分别降低了9.08%和12.22%。可以观察到，温差循环对再生混凝土的起裂断裂韧度影响更为显著，导致再生混凝土更早地发生初始开裂。这是由于再生混凝土在经历了温差循环后内部裂缝逐渐增多，故混凝土基体的裂缝敏感性增加，进而更容易发生开裂^[21]。

2.2.2 延性指数

为了全面评估再生混凝土的断裂性能，引入延性指数μ^[22]，用于评估再生混凝土的开裂性能。通过比较不同温差循环下再生混凝土的延性指数，可以判断其脆性的强弱。延性指数越小，说明再生混凝土的脆性越强^[23]。延性指数是再生混凝土的断裂能与峰值荷载的比值，其表达式如下：

\mu =\frac{G_F}{P_{\mathrm{m}\mathrm{a}\mathrm{x}}}(7)

对于表9中再生混凝土的延性指数进行分析，总结其变化规律，如图10所示。整体上看，随着温差循环次数的增加，再生混凝土试件的抗开裂性能都呈下降趋势。这是由于温差循环会在再生混凝土材料内部形成微裂缝，且裂缝随着冻融次数的增加而进一步发展，故其抗开裂性能降低^[24]。

根据延性指数的分析，可以看出在不同的温差循环条件下，再生混凝土的抗开裂性能表现为：F2N3>F0N3>RAC。在温差循环次数为50、100次时，相较于温差循环次数为0的情况，RAC的抗开裂性能分别降低了5.31%和20.61%，而F0N3的抗开裂性能分别降低了4.58%、17.79%，F2N3的抗开裂性能分别降低了3.02%、12.99%。

再生骨料本身具有较多的初始裂缝，且再生骨料中存在新旧砂浆和骨料与砂浆两个界面过渡区，而这些过渡区通常是较薄弱的区域，因此再生混凝土的抗开裂性能较差^[25]。随着温差循环次数的增加，RAC的抗开裂性能急剧下降。相反，F0N3和F2N3中掺入了纳米二氧化硅，改善了界面过渡区，增强了骨料之间的咬合力，从而提高了抗开裂性能，受冻融影响较小。

3 结论

为了研究温差损伤对再生混凝土断裂性能的影响，本试验进行了冻融后的三点弯曲梁试验，并利用数字图像相关方法观测了再生混凝土在断裂过程中预制裂缝的张开口位移。基于断裂力学理论，计算了再生混凝土的断裂能，以探究再生混凝土断裂性能随着温差循环次数增加的变化规律。根据试验结果，得出以下结论：

1) 温差循环前，三种类型的再生混凝土表现出直接沿着预制裂口径直破坏的趋势，其骨料与水泥界面的强度高于骨料本身的强度。而随着温差循环次数的增加，这些再生混凝土的破坏路径绕过粗骨料，呈现出弯曲断裂的趋势。此外，经历了温差循环后，骨料与水泥界面的强度逐渐减弱，且温差循环次数越多，裂缝向破坏的扩展速度越快。

2) 随着温差循环次数的增加，再生混凝土的极限荷载和对应的极限裂缝口张开位移都有所减小。应变-荷载关系图显示，再生混凝土的起裂荷载和极限荷载也随着温差循环次数的增加而降低。尤其是，F2N3再生混凝土的起裂荷载和极限荷载都高于F0N3和RAC再生混凝土。

3) 随着温差循环次数的增加，再生混凝土的断裂参数包括起裂断裂韧度、失稳断裂韧度、外力功、重力功、断裂能、延性指数都有所降低。从这些参数来看，F2N3再生混凝土的抗断裂能力最佳，其次是F0N3混凝土，RAC再生混凝土的性能最差。

4) 通过DIC技术测量得到裂缝口临界张开位移(CMOD_c)值。经过温差循环后试件F2N3相较RAC、F0N3表现出更高的CMOD_c值，表明其具有更高的裂缝扩展抵抗能力。试验表明复掺纳米二氧化硅和粉煤灰可以有效提高再生混凝土断裂性能。

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基金资助

国家自然科学基金项目(52068059)

国家自然科学基金项目(52368036)

国家自然科学基金项目(42167023)

内蒙古自治区自然科学基金项目(2022LHQN05003)

内蒙古工业大学科学研究项目(BS2021044)