再生骨料对混凝土的抗氯离子渗透性能影响.pdf

2 0 1 4 年 第 1 2期 (总 第 3 0 2 期 ) Nu mb e r 1 2 i n 2 0 1 4 ( T o t a 1 No 3 0 2 ) 混 凝 土 Co n c r e t e 原材料及辅助物料 M ATERI AL AND ADM I NI CL E 再生骨料对混凝土的抗氯离子渗透性能影响 韦庆东 ，孙俊 ，黄沛增 。张磊 ，徐莹 ( 1 中国建筑科学研究院，北京 1 0 0 0 1 3 ；2 陕西省建筑科学研究院，陕西 西安 7 1 0 0 8 2 ) 摘 要 ： 利用 I I I 级再生粗 、 细骨料制备 C 3 0和 C 4 0 两种强度等级再生骨料混凝土， 并分别掺加 0 和 3 0 粉煤灰 。 测定该混凝土电 通量， 并分析再生粗 、 细骨料对混凝土抗氯离子性能影响规律 。 试验结果表明： 随着再生骨料替代率增加 ， 混凝土抗氯离子渗透性能 逐渐减低 ， 且对 C 4 0 混凝土抗氯离子渗透 I生能影响较小 ； 再生骨料混凝土中掺入 3 0 粉煤灰， 可有效改善其抗氯离子渗透陛能。 关键词 ： 再生骨料 ；再生骨料混凝土；电通量；抗氯离子渗透性能 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 ) 1 2 0 1 0 1 0 4 I nf l ue nc e of r ec yc l ed a ggr ega t e on r esist anc e of conc r et e t o c hl or i de pene t r a t i on WE I Qi n g d o n g1 ， SU NJ t m ， HUANGP e i z e n g 2 ， Z HANGL c i ， XUYi n g ( 1 Ch i n aAc a d e myo f B u i l d i n gRe s e a r c h， Be i j i n g 1 0 0 0 1 3 ， C h i n a ； 2 S h a a n x i Ac a d e myo f Bu i l d i n gR e s e a r c h， Xi a n 7 1 0 0 8 2， C h in a ) Ab s t r a c t ： M i x i n g Cl a s s I I I r e c y c l e d c o a r s e a n d fi n e a g g r e g a t e ， C3 0 a n d C 4 0 d e g r e e c o n c r e t e r e c y c l e d a g gre g a t e c o n c r e t e we r e p r e p are d wi t h 0 a n d 3 0 fly a s h a mo u nt o f e e me n t i t i o u s ma t e r i a 1 r e s pe c t i v e l y Co nc r e t e e l e c t r i c flu x e s we r e me a s u r e d a n d a n a l yz e d f o r t h e r ul e o f i n flu e n c e o t Cl a s s I I I r e c y c l e d a g gre g a t e o n r e s i s t a n c e o f c o nc r e t e t o c h l o r i d e p e n e t r a t i o n Th e r e s u l t s i n d i c a t e t h a t wi t h t h e i n c r e a s e o f r e pl a c e me n t r a t i o o f r e c y c l e d a g g r e g a t e， r e s i s t a n c e o f c o n c r e t e t o c h l o r i de pe ne tra t i o n gra d u a l l y r e d uc e d Co mpa r e d wi t h C3 0 d e g r e e c o n c r e t e， C40 d e g r e e c o n c r e t e wa s l e s s a f f e c t e d b y r e p l a c e me n t r a t i o o f r e c yc l e d c o n c r e t e Re s i s t a nc e o f C3 0 c o nc r e t e t o c h l o r i d e pe ne t r a t i o n wa s s i g ni fic a nt l y a f f e c t e d whe n r e pl a c e me nt r a t i o ofr e c y c l e d a g gre g a t e be y o nd 1 5 Re c y c l e d a g gre g a t e c o n c r e t e i n c o r po r a t e s wi t h 3 0 a mo un t o f bo n d i n g ma t e ria l s ， wh i c h C an e f f e c t i v e l y i mp r o v e r e s i s t a n c e of c o n c r e t e t o c h l o rid e i o n pe ne t r a t i o n Keywor ds ： r e c y c l e da g g r e ga t e ； r e c y c l e d a g gre g a t e c o n c r e t e； e l e c t r i cflu x e s； r e s i s t a n c eo fc o nc r e t et o c h l o r i d ep e n e tra t i o n 0 引言 1 原材料 随着我 国城市化和工业化的不断发展 ， 新建工程的施 工垃圾 或旧建( 构 ) 筑物改造或拆 除所产生 的废弃混凝 土 数量逐渐增多 ， 科学 、 有效 、 安全地本地化处理和消纳废 弃 混凝 土 已经成为关系到我 国社会 、 环境 、 经济健康 发展 的 重大 问题 之 ， 而利用废弃混凝土生产再生骨料 ， 并配 制 混凝土 已成为重要消纳途径之一 。 由于再生骨料与其他 天 然骨 料相 比， 具有表面缺陷多 、 吸水率高 以及硬化砂浆 含 量多等特点 ， 因此 ， 如何利用普通再生骨料 配制 较高耐久 性能 再生骨料混凝土并使其性能接近普通混凝 土尚需要 系统研究。 与普通混凝土相 比， 通过控制原材料质量 、 优化 混凝 土配合 比设计 、 控制混凝土生产 和施 工 ， 可以保证 再 生骨料混凝土耐久性能满足设计要求 。 本研究利用 I I I 级再生粗 、 细骨料配制 C 3 0和 C 4 0两 种强度等级混凝土， 两种混凝土的粉煤灰掺量分别为 0和 3 0 。 通过系统分析 比较掺加不 同用量再生骨料和粉煤灰 的混凝土电通量测试数据 ， 总结出再生骨料掺量对混凝土 抗氯离子渗透性能( 电通量 ) 的影响规律 。 1 1 再生骨料 ( 1 ) 再生粗骨料 选用邯郸全有生产的再生粗骨料 ， 根据现行国家标准 G B T 2 5 1 7 7 -2 0 1 0 ( 混凝土用再生粗骨料 _ l _进行试验 ， 其 结果见表 1 ， 并满足 I I I 级再生粗骨料技术要求 。 表 1 再 生粗骨 料试 验结 果 收稿 日期 ：2 0 1 4 _ o 6 2 3 基金项目：国家“ 十二五” 科技支撑计划课题： 固体废弃物本地化再生建材利用成套技术( 2 0 1 1 B A J 0 4 B 0 5 ) 1 01 ( 2) 再生细骨料 选用邯郸全有生产的再生细骨料 ， 根据现行国家标准 G B T 2 5 1 7 6 -2 0 1 0 混凝 土和砂浆用再生细骨料 圆 进行试 验 ， 其结果见表 2 ， 并满 足 I 级再生细骨料技术要求 。 表 2 再生细骨料试验结果 1 2 其他原材料 选用其他原材料如下 ： 河北唐山冀东生产的 P C 3 2 5 级 水泥和 P 0 4 2 5 级水泥 ； 陕西渭河电厂生产的 I I 级粉煤灰 ； 陕西泾 阳产 5 2 0 m m连续 级配碎石和细度模数 为 3 1 的 机制 中砂 ； 西卡 V i s c o c r e t e W 聚羧酸高效减水剂。 2 试验用配合 比及结果分析 2 1 配合 比设计参数 根据现行行业标准 J G J 5 5 2 0 l 1 普通混凝土配合 比 设计规程 和 J G J T 2 4 0 2 0 1 1 再生骨料应用技术规程 的规定 ， 分别采用 P C 3 2 5级水泥和 P O 4 2 5 级水 泥来 设计 C 3 0 和 C 4 0 再生骨料混凝土试验用配合 比。 ( 1 ) C 3 0 混凝土配合 比设计参数 坍落度设计值 1 8 0 ml T l ； 水胶 比 0 4 8 ； 单位立方米用 水量 1 7 5 k g ； 砂率为 4 1 ； 粉煤灰掺量分别为 0 、 3 0 ； 单掺再生粗骨料替代率 分别为 1 5 、 3 0 、 4 5 ， 单掺再生细骨料替代率分别为 1 5 、 3 0 ， 双掺再生骨料替代率分别为 1 5 、 3 0 。 ( 2 ) C 4 0 混凝土配合 比设计参数 坍落度设计值 1 8 0 m m； 水胶 比0 4 4 ； 单位立方米用 水量为 1 7 5 k g ； 砂率为 3 8 ； 粉煤灰掺量分别为 0 、 3 0 ； 单掺再生粗骨料替代率 分别为 1 5 、 3 0 、 4 5 ， 单掺再生细骨料替代率分别为1 5 、 3 0 ， 双掺再生骨料替代率分别为 1 5 、 3 0 。 2 2混 凝 土 试 验 用 配 合 比 C 3 0和 C 4 0 混凝土试验用配合 比见表 3 、 4 。 2 3试 验 结 果 依据现行 国家标 准 G B T 5 0 0 8 2 -2 0 0 9 4 普通混 凝土 长期性 能和耐久性 能试验方 法标准 进行 抗氯离 子渗透 试验 ( 电通量法 ) 。 C 3 0和 C 4 0 混凝 土 电通 量试验 结果 见 表 5 、 6 ， 图1 、 2 。 1 02 表 3 C 3 0混凝土试验用配合比 k g P C 编号3 2 5 级 粉煤灰 减水剂 水 水泥 碎石 删砂 编号4 2 5粉煤灰 减水剂 水碎石 删砂 编号 级 粉煤灰 减水剂 水碎石 ： 、，机制砂 、 水 泥 一 一 ( 1 ) 再生粗骨料混凝土电通量影响规律 根据表 5 、 6 和图 1 可知 ， 混凝 土电通量随着再生粗骨 料替代率和粉煤灰掺量的不 同而呈现规律性变化如下 ： P C 3 2 5 级水泥制备 的 C 3 0再生粗骨料混凝土 电 通量变化规律 当再生骨料混凝土未掺加粉煤灰 时 ， 与 J z 一 3 7 基准混 凝土相比： 随着再生粗骨料替代率从 1 5 增加至 4 5 ， 电通 量分别增加 了 6 、 3 2 和 3 2 ； 双掺再 生粗 、 细骨料替 代 率分别从 1 5 增加至 3 0 ， 电通量分别增加了 2 9 和 3 7 。 表 5 C 3 0混凝土电通量试验结果 匿 釜 誊 二 2 0 0 。 0 再生骨料替代率 图 1 再生粗骨料混凝土电通量 注 ： 横坐标 C代表粗骨料， x代表细骨料 ， 字母前数据代表替 代率 ， 以下类同。 匿 兰 3 5 O 0 r 翟 2 。 。 5 0 。 02 5 0 0f - r 一 r 再 生 骨 料 替 代 率 图 2 再 生细 骨料 混凝 土 电通量 双掺再生粗 、 细骨料替代率 1 5 的混凝土电通量大于单掺 再生粗骨料替代率 1 5 的混凝土 ， 且小于单 掺再生粗骨料 替代率 3 0 的混凝土 ； 双掺再 生粗 、 细骨料替代率 3 0 的 混凝土电通量大于单掺再生粗骨料替代率 4 5 的混凝土 。 当再生骨料混凝土掺加粉煤灰 时， 与 J z 3 9 基准混凝土相 比： 随着再生 粗骨料 替代率 从 l 5 增加至 4 5 ， 电通量分 别增加 了 1 9 、 6 0 和 6 8 ； 双掺再生粗 、 细骨料替代率分 别从 1 5 增加 至 3 0 ， 电通量分别增加 了 4 9 和 8 0 ； 双 掺再生粗 、 细骨料替代率 1 5 的 昆 凝 土电通量大于单掺再 生粗骨料替代率 1 5 的混凝土 ， 且小于单掺再生粗 骨料替 代率 3 0 的混 凝土 ； 双掺再生粗 、 细骨料替代率 3 0 的混 凝土 电通量大于单掺再生粗骨料替代率 4 5 的混凝土。 由此可知 ， 不论是否掺加粉煤灰 ， 随着再生粗骨料替 代率增加 ， 电通量随之增大 。 掺加粉煤灰可显著降低 电通 量。 当再生粗骨料替代率大于 1 5 时 ， 电通量值增幅明显 。 P 0 4 2 5 级水泥制备 的 C 4 0 再生粗骨料? 昆 凝土 电 通量变化规律 当再生骨料混凝 土未掺加粉煤灰时 ， 与 J Z 1 7 基准混 凝土相 比： 随着再生粗骨料替代率从 1 5 增加至 4 5 ， 电 通量分别增加 了 2 3 、 3 3 和 4 0 ； 双掺再生粗 、 细骨料替 代率分别从 1 5 增 加至 3 0 ， 电通量 分别增加 了 2 6 和 4 6 。 双掺再生粗 、 细骨料替代率 1 5 的混 凝土电通量大 于单掺再生粗骨料替代率 1 5 的混凝土 ， 且小于单掺再生 粗骨料替代率 3 0 的混凝土 ； 双掺再生粗 、 细骨料替代率 3 0 的混凝土 电通量 大于单掺再生粗骨料替代 率 4 5 的 混凝土 。 当再生骨料混凝土掺加粉煤灰时 ， 与 J z 一 1 9基准 昆 凝 土相 比： 随着再生粗骨料替代率从 1 5 增加 至 4 5 ， 电通 量分别增加 了 1 1 、 2 1 和 2 6 ； 双掺再生粗 、 细骨料替代 率分别从 1 5 增加至 3 0 ， 电通量分别增加了 1 8 和4 2 。 双掺再生粗 、 细骨料替代率 1 5 的混凝土电通量大于单掺 再生粗骨料替代率 1 5 的混凝 土且 小于单 掺再生 粗骨料 替代率 3 0 的混凝土 ； 双掺再生粗 、 细骨料替代率 3 0 的 混凝土电通量大于单掺再生粗骨料替代率 4 5 的混凝土 。 由此可知 ， 不论是 否掺加 粉煤 灰 ， 随着再生粗骨料替代率 增大 ， 电通量随之增大。 与 C 3 0 昆 凝土相 比， 掺加粉煤灰同 样降低电通量 ， 但是降幅变小。 ( 2 ) 再生细骨料混凝土电通量影响规律 根据表 5 、 6和图 2可知 ， 随着再生骨料 由单掺替代率 1 5 细骨料增加至双掺替代率各为 3 0 再生骨料 ， 未掺粉 1 0 3 煤灰 C 3 0 混凝土较基准混凝土 电通量分别增加 1 、 1 2 、 2 9 和 3 7 ， 掺加 3 0 粉煤灰 C 3 0 再生骨料混凝土较基准 混凝土电通量分别增加 1 3 、 4 4 、 4 9 和 8 0 ； 未掺粉煤灰 C 4 0 混凝 土较基准混凝土 电通量分 别增加 6 、 1 7 、 2 6 和 4 6 ， 掺加 3 0 粉煤灰 C 4 0 再生骨料混凝土较基准混凝 土电通量 分别增加 l l 、 1 8 、 1 8 和 4 2 。 由此可知 ， 随着 再生骨料用量增加 ， 再 生骨料混凝土氯离子电通量随之增 大。 同时可知 ， 随着粉煤灰掺入 ， 再生骨料 昆 凝土电通量 降 低 ， 因此 ， 掺加粉煤灰可改善再生骨料混凝土抗 氯离子渗 透性能 。 根据表 5 、 6 和图 1 可知 ， 混凝 土电通量随着再生细骨 料替代率和粉煤灰掺量的不同而呈现规律性变化如下 ： OP C 3 2 5 级水泥制备 的 C 3 0再生细骨料混凝土 电 通量变化规律 当再生骨料混凝 土未掺加粉煤灰 时 ， 与 J z 一 3 7 基准混 凝土相 比： 随着再生细骨料替代率从 1 5 增加至 3 0 ， 电通 量分别增加了 1 和 l 2 ； 双掺再生粗 、 细骨料替代率分别 从 1 5 增加至 3 0 ， 电通量分别增加了 2 9 和 3 7 。 双掺 再生粗 、 细骨料替代率 1 5 和 3 0 的混凝土 电通量均大于 单掺再生细骨料替代率 3 0 的混凝土 。 当再生骨料混凝土掺加粉煤灰时 ， 与 J z 3 9 基准混凝 土相 比 ： 随着再生粗骨料替代率从 1 5 增加至 3 0 ， 电通 量分别增加 了 1 3 和 4 4 ； 双掺再生粗 、 细骨料替代率分 别从 l 5 增加至 3 0 ， 电通量分别增加了 4 9 和 8 0 。 双 掺再生粗 、 细骨料替代率 1 5 和 3 0 的混凝土 电通量均 大 于单掺再生细骨料替代率 3 0 的混凝土 。 由此可知 ， 不论 是否掺加粉煤灰 ， 随着再生 细骨料替 代率增加 ， 电通量 随之增大 。 掺加 粉煤灰 可显著 降低 电通 量 。 当再生细骨料替代率大于 3 0 时 ， 电通量值增幅明显。 P O 4 2 5 级水泥制备的 C 4 0 再生 细骨料 混凝 土电 通量变化规律 当再生骨料混凝土未掺加粉煤灰时 ， 与 J z 一 1 7 基准混 凝土相 比： 随着再生细骨料替代率从 1 5 增加至 3 0 ， 电通 量分别增加 了 6 和 l 7 ； 双掺再生粗 、 细骨料替代率分别 从 1 5 增加 至 3 0 ， 电通量分别增加 了 2 6 和 4 6 。 双掺 再生粗 、 细骨料替代率 1 5 和 3 0 的混凝土 电通量均大于 单掺再生细骨料替代率 3 0 的混凝土。 当再生骨料混凝土掺加粉煤 灰时 ， 与 J z 一 1 9 基准混凝 土相 比 ： 随着再 生粗 骨料替代率从 1 5 增 加至 3 0 ， 电通 量分别增加 了 1 l 和 1 8 ； 双掺再生粗 、 细骨料替代率分 别从 1 5 增 加至 3 0 ， 电通量分别增加 了 l 8 和 4 2 。 双 掺再生粗 、 细骨料替代率 1 5 和 3 0 的混凝土电通量均不 小于单掺再生细骨料替代率 3 0 的混凝土。 由此可知 ， 不论是否掺加粉煤灰 ， 随着再生细骨料替 代率增加 ， 电通量随之增大 。 掺加粉煤灰可显著降低 电通 量。 与 C 3 0 混凝土相 比， 掺加粉煤灰同样降低 电通量 ， 但是 降幅变小。 2 4机 理探 讨 ( 1 ) 随着再生骨料替代率增加 ， 混凝土电通量增大 ， 抗 1 0 4 氯离子渗透性能降低 ， 原因分析如下： 再生混凝土中不 仅骨料在破碎过程 中会 产生大量微裂缝 ， 而且由于骨料表 面还包 裹着一 层 旧砂 浆 ， 导致 界 面过渡 区增 多 ， 孔 隙率 增大 ， 使得再生混凝土氯离子渗透速率增加 ， 电通量增大 ； 在再生骨料生产过程中， 因破碎产生损伤积累， 导致再 生骨料 内部存在大量的微裂缝 ，形 成氯离子 较多扩散孔 道 ， 致使混凝土电通量增大。 ( 2 ) 与 C 3 0混凝土相 比 ， 再生骨料替代率对 C 4 0 混凝 土 电通量影响更小 ， 其原 因可能是 ， 随着混凝土强度等级 提高 ， 胶凝材料用量增加 ， 较多砂浆浆体将再生骨料包裹 ， 有效填充再生骨料 内部微裂缝 ，降低了氯离子扩散速率 ， 电通量 降低 。 ( 3 ) 掺加粉煤灰可 降低再生骨料混凝土 电通量 ， 这是 由于加入 的粉煤灰填充于再生骨料 中的裂纹或者骨料 与 骨料之间的间隙 ， 使得混凝土骨料与砂浆之 间的界面更加 致密 ， 提高混凝土结构密实性 ， 降低抗氯离子渗透速率 ， 电 通量 降低 。 此外 ， 粉煤灰水化生成 的 c S H胶凝 吸附和反 应生成了 F i e d e l 盐 ， 可 以减少 自由氯离子的含量 ， 增强了 混凝土抗氯离子侵蚀能力问 。 3结 论 利用 I I I 级再生粗 、 细骨料制备 C 3 0 和 C 4 0强度等级 混凝土 ， 其抗氯离子渗透性能影响规律如下 ： ( 1 ) 随着再生粗 、 细骨料替代率增加 ， 混凝土抗氯离子 渗透性 能随之降低。 制备 C 3 0再生骨料混凝土时 ， 当再生 粗骨料替代率大于 1 5 或再生细骨料替代率大于 3 0 时 ， 电通量值增 幅明显。 ( 2 ) 掺加 3 0 粉煤灰可有效提高再生骨料混凝 土抗氯 离子渗透性能 ， 但不影响再 生粗 、 细骨料替代率对抗氯离 子渗透性能影 响规律。 ( 3 ) P C 3 2 5 级 水泥制备 的 C 3 0 再 生骨料 混凝 土和 P O 4 2 5 级水泥制备 的 C 4 0再生骨料混凝土的试验规律 相同 ， 但是再生骨料替代率对 C 4 0 再生骨料混凝土电通量 的影响变小。 参考文献： 【 1 1 G B T 2 5 1 7 7 -2 0 1 0 ， 混凝土用再生粗骨料【 s 】 【 2 】 G B T 2 5 1 7 6 -2 0 1 0 ， 混凝土和砂浆用再生粗骨料 s 】 ( 3 】 J G J 5 5 2 0 1 1 ， 普通混凝土配合比设计规程 4 】 J G J T 2 4 O 一一 2 0 1 1 ， 再生骨料应用技术规程 s 【 5 】 G B T 5 0 0 8 2 -2 0 0 9 ， 普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法 标准【 s 6 】 李秋义 ， 全洪珠 ， 秦原 再生混凝土性能与应 用技术研究 M I 北 京： 中国建材工业出版社， 2 0 1 0 作者简介 联 系地址 联 系电话 韦庆东( 1 9 7 4 一 ) ， 男， 副研究员， 研究领域为结构工程及 材料检测、 特种混凝土配合比设计和混凝土耐 l生 能等。 北京市朝阳区北三环东路 3 0 号( 1 0 0 0 1 3 ) 1 38 1 l 9 2 61 6 8