活性掺合料再生混凝土抗冻性能试验.pdf

2 0 1 4 年 第 6 期 (总 第2 9 6 期 ) Nu mb e r 6 i n 2 0l 4( To t a l No ． 2 9 6) 混 凝 土 Co nc r e t e 理论研究 THE0RET I CAL RES EARCH 活性掺合料再生混凝土抗冻性能试验 陈爱玖 ’ 。孙晓培 z ，张敏 ，王静 ’ ( 1 ． 华北水利水 电大学 ，河南 郑州 4 5 0 0 1 1 ； 2 ． 河南省建筑科学研究院有限公司，河南 郑州 4 5 0 0 1 1 ) 摘要： 我国北方地 区的 昆 凝土工程是受冻害最严重 的地区。 采用正交试验法分析矿渣粉 、 粉煤灰 、 引气剂 、 聚丙烯纤维和再 生粗骨料对再生混凝土抗冻性的影响规律 ， 即： 对 比再生混凝 土冻融循环次数 O 、 2 0 0次的质量损失 、 相对动弹模量 、 抗压强度 ， 找 出对再生混凝土的相对动弹模量和抗压强度影响最大的因素， 并对影响机理进行分析。 关键词 ： 再生混凝土 ；抗冻性；抗压强度 中图分类号 ： T U 5 2 8 ． 0 4 1 文献标志码： A 文章编号： 1 0 0 2 — 3 5 5 0 ( 2 0 1 4 ) 0 6 — 0 0 2 0 — 0 4 E x p e r i me n t o n t h e f r o s t r e s i s t a n c e o f a c t i v e a dmi x t u r e r e c y c l e d c o n c r e t e C H E NA ( i i u ， S U NXi a o p e i ， Z H ANGMi n ， WA NGJ i n g ( 1 ． No r t h Ch i n a Un i v e r s i t y o f Wa t e r R e s o u r c e s a n d E l e c t ri c P o we r ， Zh e n g z h o u 4 5 0 0 1 1 ， Ch i n a ； 2 ． He n a nP r o v i n c i a l o f Ac a d e myo f Bu i l d i n gRe s e a r c h， Z h e n g z h o u4 5 0 0 1 1 ， Ch i n a ) Ab s t r a ct： T h e c o n c r e t e e n g i n e e r i n g i s wo r s t a ffe c t e d b y fr o s t d a ma g e i n n o rt h a r e a o f Ch i n a ． an a l y s i s o f fi v e f a c t o r s ( s l a g p o wd e r ， fl y a s h ， a i r — e n t r a i n i n g a g e n t ， p o l y p r o p y l e n e fi b e r and r e c y c l e d c o a r s e a g g r e g a t e ) o n t h e i n fl u e n c e l a w o f r e c y c l e d c o n c r e t e fro s t r e s i s t a n c e b y o rtho g o n a l t e s t ． F i nd o u t t h e mos t i mp o r t a n t i nfl ue nc e f a c t o r s o n r e l a t i ve l os s mo d ul u s a n d c o mpr e s s i v e s t r e ng t h o f r e c y c l e d c o nc r e t e， b y c o mp~e t he r e c y c l e d c o n c r e t e fre e z e — t h a w c y c l e 0 t i me s a nd 2 0 0 t i me s ， l os s mo d u l us a n d c o mp r e s s i ve s t r e ng t h， t h e n a n a l y s i s o f t h e me c h a n i s m o f r e c y c l e d c o n c r e t e ． Key wor ds ： r e c y c l e d c o nc r e t e； f r e e z i n g r e s i s t a n c e； c o mp r e s s i v e s tre n g t h 0 引言 素， 并对影响机理进行分析。 西北 以及东北是我国混凝土工程冻害最严重的地 区， 大量水工建筑物建成几年后 ， 随着时间的推移混凝土材料 的综合性能会劣化 ， 干湿交替 、 冻融循环混凝土就被大面 积冻坏 、 剥落 ， 影 响工程的安全使用 。 采用各种工业废料如 粉煤灰 、 矿渣粉作为建筑材料 ， 既可以减少水泥的用量 ， 又 能改善混凝土抗冻性能 ， 已成为建筑科学发展的一个重要 方 向， 目前对再生混凝土 的基本力学性能研究较多 ， 对再 生混凝土的抗冻性能研究较少 。 在试验再生混凝土基本力学力学性能试验研究之后 ， 通过正交试验法分析矿渣粉 、 粉煤灰 、 引气剂 、 聚丙烯纤维 和再生粗骨料五个 因素对再 生混凝土抗冻性 的影响 ， 找 出 对再生混凝土 的相对动弹模量和抗压强度影响最大 的因 1试验 概 况 1 ． 1 试验原材料 水泥为郑州天瑞牌 P 0 4 2 ． 5 级水泥 ； 砂 为洛 阳产天然 河砂 ， 细度模 数为 2 ． 9 ； 天然粗骨料为连续 级配 ， 再生粗 骨 料 源 自试验室 废弃 的混凝土梁 ， 经破碎 ， 筛 分后得 到 ， 其 基本性 能见 表 1 ； 粉煤灰为 I I 级粉煤灰 ， 性能指标见表 2 ， 其结构扫描 电镜如 图 1 所 示 ； 矿渣微粉 是济源 市 国泰 微 粉科技有 限公 司生产 的 $ 9 5级矿 渣粉性 能指标见表 3 ， 其 结构 扫描 电镜如图 2所示 ； # b 2 H N是河北省混凝土外加剂 厂生产的 D H 9型引气剂 和 D H1 3聚羧酸高性 能减水剂 ； 聚丙烯纤维呈束状单丝 ， 自分散性好 ； 水为郑州市 普通 自 来水 表 1 粗骨料性能 收稿 日期 ：2 0 1 3 一 l 2 一】 1 基金项目：国家自然科学基金项 目( 5 1 1 7 9 0 6 4 ， l 1 1 3 2 o 0 3 ) ； 河南省科技 攻关资助( 1 3 2 1 0 2 2 1 0 1 7 8 ) ； 郑州市科技攻关资助( 1 1 2 P P T G Y 2 2 2 — 3 、 1 0 P T G S 5 0 7 — 3 ) ； 河南省杰 出人才( 0 9 4 2 0 0 5 1 0 0 1 1 ) ； 郑州市科技领军人才项 目( 0 9 6 S Y J H 2 3 1 0 5 ) 2 0 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 表 5 再生混凝土冻融循环试验结果 1 00 8 O 60 《 40 2O O Zl Z2 Z3 Z 4 Z5 Z6 Z7 Z 8 Z9 Z1 0 Z1 1 Z1 2Z1 3 Z1 4 Z1 5 Z1 6 试 验编号 图 3 2 0 0次冻融后宏观特性试验结果曲线图 《 皿 删 赣 帽 ‘蠢 冻 融循环 次数 图 4 再生骨料掺量为 O 相对动弹模随冻融次数的变化 曲线 《 删 融 需 ‘蠢 冻 融 循 环 次 数 图 5 再生骨料掺量为 4 0 ％相对动弹模随冻融次数的变化曲线 2 0 0 次时 ， 相对动弹模依旧保持在 9 0 ％以上。 矿渣粉对动弹性模量影响趋势为先减小后增大 ， 2 8 d 龄期 的试件掺矿渣粉后抗 冻性 能与不掺 矿渣 粉相 比动弹 性模量有所下降， 矿渣粉的微集料效应提高 了混凝土的整 体密实性， 降低了混凝土中的孑 L 隙率， 但均能满足混凝土 2 2 《 被 槁 莨 冻融 循环次 数 图 6 再生骨料掺量为 7 0 ％相对动弹模随冻融次数的变化曲线 罨 继 艘 需 霞 冻 融 循 环 次 数 图 7 再生骨料掺量为 1 0 0 ％相对动弹模随冻融次数的变化曲线 抗冻要求 ； 矿渣粉掺 入会改 善再生混凝土的孑 L 隙结构 ， 但 矿物掺合料的早期活化性能较低 ， 仅 能对再生混凝土早期 抗冻性起到物理方面的积极作用 ， 早期化学方面的改善作 用较弱。 再生混凝土内部的孔隙结构和界面性能远 比普通 混凝土复杂， 孔隙率也比普通混凝土高的多。 矿物掺合料 的掺入在一定程度 上可 以改善孔 隙率 ，相应提高密实度 。 但随着矿物掺合料掺量的增加， 水泥掺量相应减少， 再生 混凝土初期水化反应生成 的 C a ( O H) 和 C ． S — H数量 比较 少 ， 即不能产生足够多的致密性化学生成物。 不能有效堵 塞再生混凝土的孔 隙和 内部微裂缝 ， 矿渣粉 的细度对矿渣 粉早期 活性 有很大影 响。本试验 中矿渣粉 的细度 为 $ 9 5 级 ， 属中细度 ， 矿粉的微观结构如图 2所示 ， 其 中含部分较 粗颗粒 ， 在水化早期粗颗粒其表 面会形成类 似于“ 油膜” 的 结 晶层如图 8 所示 ， 能保持一定 的时间并抑制矿渣粉的进 ∞ 舳 ：3∞ 如 ∞ ∞"加： 2∞ 如 ∞ 加 ：2∞ 如 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 一 步的溶解 ， 故对混凝土早期抗冻性不利 。 粉煤灰对 2 8 d 混凝土抗冻性 影响上升趋势且 出现 峰 值 ， 粉煤灰掺量 2 0 ％时 ， 相对动弹性模量超过 9 0 ％， 混凝土 抗冻性 表现优 秀 ， 最佳掺 量为 2 0 ％； 主要是水 泥的水化作 用和粉煤灰的二次水化效应均能得到充分的发挥 ， 保证混 凝土当中 C — H ． S 凝胶的生成量 和混凝 土 自身密实性。 图 8 Z 5组中矿渣粉参与反应生成的结晶颗粒 引气剂使混凝 土在搅 拌过程 中产 生大量的微小气泡 降低 了溶液的表面张力 ， 使气泡细腻均匀 ， 呈球形 。 混凝土 中掺人引气剂可产生众多微小且不连续的气泡 ， 气泡在冻 融循环 中可缓解冻胀压力和渗透压力 ， 从而避免生成破坏 压力 ， 减少和防止冻融的破 坏作用 ， 混凝土抗冻性能有效 提高。 聚丙烯纤维掺量变化 对相对 动弹性模 量影响较小且 规律性 不明显 ， 呈缓慢增加趋势 。 聚丙烯纤维在混凝土 中 乱向分布的细小纤维 可阻碍混凝土 内部空气 的逃离和溢 出 ， 继 而可增 大混凝 土含气量 ； 聚丙烯纤维在混凝土 内部 分散 良好 ， 不仅抑制 混凝土早期塑性开裂 ， 在发生冻胀作 用时， 可有效消耗部分能量 ， 进而有效抑制混凝土 的开裂 。 再生骨料对相对动弹模 量的影响先增大后下降趋势 ， 再生骨料掺量为 4 0 ％和 7 0 ％时抗冻性能高于普通混凝土 ， 但掺量为 1 0 0 ％的再生混凝土抗冻性能低于普通} 昆 凝土。 3结 论 ( 1 ) 再生混凝土配合比试件满足抗冻性要求 ， 且引气 剂的掺入可提高再生混凝土抗冻性影响最大 ， 矿渣粉会降 低混凝土早期抗冻性。 ( 2 ) 抗压强度损失率可作为衡量混凝土冻融破坏 的指 标之一 ， 建议取值为 3 0 ％。 参考文献 ： 【 1 ]努尔开力 依孜特罗甫 ， 侍克． 复掺掺和料对混凝土抗冻性的影 响试验f J 】 ．人民黄河， 2 0 1 2 ， 3 4 ( 1 0 ) ： 1 1 4 — 1 1 5 ． [ 2 ]解国梁， 申向东， 贾尚华．纤维粉煤灰混凝土抗冻性能试验研究l J 1． 混凝土， 2 0 1 1 ( 6 ) ： 1 0 2 — 1 0 4 ， 1 1 6 ． 【 3 】Z HAN G S h i p i n g ， D E NG Mi n， T AN G Mi n g s h u ． Da ma g e Me c h a n i s m o f C o n c r e t e [ J ] ．材料科学与工程学报， 2 0 1 2 ， 3 0 ( 2 ) ： 1 8 2 — 1 8 7 ． [ 4 】赵多苍 ， 吴相豪 ， 胡聪． 双掺粉煤灰和石灰粉对混凝土耐久性影 响的试验研究[ J J j 昆 凝土 ， 2 0 1 1 ( 7 ) ： 5 0 — 5 2 ． 【 5 ]陈爱玖 ， 王静 ， 章青． 再生粗骨料混凝土抗冻耐久性正交试验研 究【 J J _新型建筑材料 ， 2 0 0 8 ， 3 5 ( 1 2 ) ： 1 - 5 ． [ 6 ]陈爱玖， 章青， 王静， 等． 再生混凝土冻融循环试验与损伤模型 研究『 J 1 ． 工程力学 ， 2 0 0 9 ， 2 6 ( 1 1 ) ： 1 0 2 — 1 0 7 ． 【 7 】陈爱玖， 王静， 杨粉， 等． 纤维再生混凝土抗冻性能试验研究f J J ． 混凝土， 2 0 1 3 ( 2 ) ： 1 - 4 ． 作者简介： 联 系地址 ： 联 系电话 ： 陈爱玖 ( 1 9 6 7 一 ) ， 男， 博士 ， 教授 ， 硕士生导师 ， 研究方 向土木工程材料 。 河南省建筑科学研究院有限公司( 4 5 0 0 1 1 ) 1 3 93 9 0 7 71 8 8 ■ 重重 笛 l 盈 欧 曼G T L 超能 版上市 雷 萨 泵送 底盘 升级 北京时间6 月 7日， 中国福田汽车集团与美国康明斯集团清洁能源科技创新项目在京签约， 与此同时， 康明斯 I S G重 型发动机量产下线， 欧曼 G T L超能版全球上市。 这将为作为清洁能源建设装备成套供应商的雷萨泵送底盘升级提供更具 竞争力的产 品和服务实力， 通过科技突破更是为客户 、 企业价值实现创造有利契机。 在 2 0 1 4 年雷萨泵送将产品战略重点定位在“ 品质一体化， 价值新标准” 的同时， 福田汽车与美国康明斯的合作， 助力 即将换装欧曼 G T L超能版底 盘的雷萨泵送链合中美德科技 ， 实现上装 、 底盘一体化 ； 这也为我国泵送行业突破进 口底 盘 束缚提供了可能。 底盘的“ 超能换装 ” 为雷萨泵送带来了更为强大的市场竞争力 。 随着搭载 的康明斯 I S G重型发动机欧曼 G T L超能版 全球上市 ， 并将换装在雷萨泵送 ， 这一链合创新举措 ， 使雷萨泵送不仅拥有德 国戴姆勒的品质优势 ， 同时还拥有发动机界 巨擘美 国康 明斯集 团的动力核心。 换装欧曼 G T L超能版底盘 的雷萨泵送 ， 实现 了从发动机到底盘再到上装纵 向一体化研发 、 生产 ， 保持 了福 田戴姆 勒 原装底盘的标准配置 ， 从 而形成产品的差异化组合 ， 突出了雷萨泵送在“ 动力性 、 经济性 、 可靠性” 方面的优势 ， 为用户提供 了更大选择平 台的同时 ， 也对混凝土产品技术发展提供 了方向 ， 大大提升 了雷萨泵送 与进 口底盘的竞争实力 。 作为业界的表率， 雷萨泵送以创新的元素拓宽思路 ， 利用其无可复制的资源优势， 作为福 田汽车基于重卡业务延伸 拓展的关联领域 ， 其底盘等核心部件由福田戴姆勒欧曼直接供应， 再加上美国康明斯 I S G重型发动机 ， 结合德国斯图加 特研究中心的上装工艺， 实现了完美的纵向一体化， 在研发、 生产、 销售、 服务等核心环节实现了资源共享， 双向升级， 整合 增长。 我们相信 ， 未来 ， 换装欧曼 G T L超能版底盘的雷萨泵送 ， 凭借其源 自德国品质的卓越上装 、 搭配全球发动机 巨擘的康 明斯 I S G重型发动机 ， 在实现产品从研发 、 生产 、 制造 、 服务纵 向一体化 的同时， 更将助力中国清洁能源建设 。 23 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m