掺石灰粉对粉煤灰再生混凝土抗冻性能的影响.pdf

文 章编号 ：1 0 0 7 0 4 6 X ( 2 0 1 3 ) 0 卜0 0 4 0 0 3 生态建材 掺石灰粉对粉煤灰再生混凝土抗冻性能的影响 I n fl u e n c e o f L i me P o w d e r o n F r e e z i n g T h a w i n g P e r f o r ma n c e o f F l y As h Re c y c l e d Co n c r e t e 朱涛，吴相豪，袁潘 ( 上海海事大学 海洋环境与工程学院，上海2 0 1 3 0 6 ) 摘要：采用快速冻融试验方法，研究了石灰粉掺量对粉煤灰再生混凝土抗冻性能的影响规律。试验结果表 明： 石灰粉等量取代部分粉煤灰对粉煤灰再生混凝土抗冻性能有一定的影响，随着石灰粉等量取代粉煤灰率 的增加 ，粉煤灰再生混凝土抗冻性能是先增强后减弱，掺适量的石灰粉可以改善粉煤灰再生混凝土的抗 冻性能，石灰粉最佳取代率为1 0 左右。 关键词 ：粉煤灰 ；石灰粉；再生混凝土；抗冻性能 中图分类号 ：T U5 2 8 2 文献标志码 ：A Abs t r a c t ： Th e i n flu e n c e o f l i me p o wd e r o n f r e e z i n g t h a wi n g p e r f o r ma n c e o f fly a s h r e c y c l e d c o n c r e t e wa s i n v e s t i g a t e d b y a c c e l e r a t e d f r e e z i n g a n d t h a wi n g t e s t T h e r e s u l t s s h o we d t h a t ： s u b s t i t u t i n g l i me p o wd e r f o r p a r t o f i s o me t r i c fl y a s h h a s a c e r t a i n i n flu e n c e o n t h e f r o s t r e s i s t a n c e o f fl y a s h r e c y c l e d c o n c r e t e f r o s t r e s i s t a n c e o f r e c y c l e d c o n c r e t e i n c r e a s e d f i r s t l y a n d t h e n d e c r e a s e d wi t h t h e r a t i o o f l i me p o wd e r r a i s i n g ， t h e n c e ， a n a p p r o p r i a t e a mo u n t o f l i me p o wd e r c o u l d i mp r o v e t h e fro s t r e s i s t a n c e o f r e c y c l e d c o n c r e t e t h e o p t i mu m r e p l a c e me n t r a t i o i S a b o u t 1 O Ke v wo r d s ：f l y a s h ； l i me d u s t ； r e c y c l e d c o n c r e t e ： f r e e z i n g a n d t h a wi n g 0 前 言 在寒冷地区，冻融是主要的环境荷载，是引起混凝土 结构破坏的主要因素。抗冻性能是评价混凝土结构耐久性 的重要指标之- 1 - 3 。再生混凝土是一种环保型建筑材料， 越来越多地应用于建筑工程领域，有必要开展再生混凝土 抗冻性能的研究。冯嘉等 1 等研究了矿物掺合料等因素对 再生混凝土抗冻性能的影响，结果表明掺普通矿粉的再 生混凝土比掺粉煤灰的再生混凝土抗冻性好，硅灰对提高 再生混凝土抗冻性有明显作用。王军强等【 】研究了再生混 凝土的基本力学性能和抗冻耐久性能，结果表明采取外 掺粉煤灰和引气剂配置的再生混凝土具有较强的抗冻性能， 可以满足寒冷区域环境下使用。理论上讲，石灰是一种以 氧化钙为主要成分的气硬性无机胶凝材料，具有一定的活 性，加入粉煤灰再生混凝土拌合物中，可增加粉煤灰再生 混凝土中的含量， 提高粉煤灰的活性，从而改善再生混凝 土的性能。因此，本文拟研究双掺粉煤灰和石灰粉对再生 混凝土抗冻性能的影响规律。 4 0 CoAL AsH 1 20 1 3 1 试 验 1 1 原材料及配合比 1 1 1 原材料 水泥：P O 4 2 5 海螺牌水泥。粉煤灰：级粉煤灰， 4 5 m筛的筛余为 l 4 8 ，需水量比为 9 8 6 ，烧失量为 5 7 9 。石灰粉：上海金山生产的生石灰，在室内空气中 自然熟化而成的粉末，用 2 5 m方孔筛过筛，取粉末装 入防潮塑料瓶备用 ( 有效钙含量 8 5 )。再生粗集料： 选用路面废弃混凝土， 人工破碎后，再除杂、筛选、分级、 清洗得到粒径在 5 2 0 m m范围的粗集料。细集料：选用 细度模数为2 8 2的河砂。水：采用自来水。 1 1 2 配合比 试验采用 1 0 0 的再生粗集料，水胶比为0 5 5 。双掺 粉煤灰和石灰粉时， 水泥用量固定为胶凝材料用量的6 0 ， 石灰粉的掺量分别为胶凝材料用量的0 、4 、8 和1 2 。 由于现行规范还未给出再生混凝土配合比的设计方法，试 验按普通混凝土设计规程进行配合比设计，粉煤灰再生混 凝土配合比见表 1 。 表 1 粉煤灰再生混凝土配合 k g m 1 2 试验方法 1 2 1 试件制备 试验采用尺寸为 1 0 0 m mX 1 0 0 m mX 4 0 0 m m的棱柱体 和尺寸为 1 0 0 m m X 1 0 0 m m 1 0 0m m的立方体两种试件， 其中棱柱体试件用于测定质量损失和动弹性模量；立方体 试件用于测定抗压强度。按照上述配合比拌制再生混凝土 拌合物，用铁铲将再生混凝土拌合物装入试模中，将试模 放在振动台上震动约6 0 S ，用抹刀抹平表面，静置待其硬 化，2 4 h后拆模、标记编号，放入水中养护至 2 8 d 。 1 2 2 抗冻试验 按照 G B J 8 2 1 9 8 5 普通混凝土长期性能和耐久性 试验法中的 “ 快冻法”进行试验。试验设备为无锡市华 南实验仪器有限公司制造的D R 一 2 C型混凝土快速冻融试 验箱。试验前将棱柱体试件从水中取出，用干抹布擦去试 件表面水后称取质量、测量自振频率。然后将棱柱体试件 和立方体试件放进试验箱中进行冻融。每冻融循环一次历 时 3 4 h ，试件中心温度分别控制在 ( 一 1 7 2 )c C 和 ( 8 2 )，冻融 4 5 次后将试件取出，用干抹布擦去试件表 面水后称取质量、测量自振频率，分别按式 ( 1 ) 和式 ( 2 ) 计算相对动弹性模量和质量损失率。 再生混凝土试件的相对动弹性模型可按式 ( 1 ) 计算： P： f o 1 0 0 ( 1 ) 式中：P一 经 N次冻融循环后试件的相对动弹性模量： 一 N次冻融循环后试件的横向基频 ( H z ) ； 一 冻融循环试验前测得的试件横向基频初始值( H z ) 。 再生混凝土试件的重量损失率应按式 ( 2 ) 计算： r e =( C o 一 ) ( G o ) 1 0 0 ( 2 ) 式中： 一 N次冻融循环后试件的重量损失率； G 0 一 冻融循环试验前的试件重量 ( K g )； 一 次冻融循环的试件重量 ( K g )。 1 2 3 抗冻试验 将水中养护至2 8 d 的立方体试件取出， 用干抹布擦去 试件表面水后，采用液压万能试验机测定试件的抗压强度。 将冻融 4 5次的立方体试件取出，测定其抗压强度。按照 式 ( 3 ) 计算试件强度损失率。 再生混凝土试件的强度损失率应按式 ( 3 ) 计算： A Y e =( f c 。 一 ) ( ) X 1 0 0 ( 3 ) 式中： 一 N次冻融循环后强度损失率； 一 对比试件强度平均值 ( M P a )； 一 冻融后试件强度平均值 ( M P a )。 2 试验结果与分析 2 1 相对动弹性模量 不同石灰粉掺量下粉煤灰再生混凝土试件的相对动弹 性模量试验值见表 2 。从表 2可以看出，石灰粉掺量为 0 、4 、8 和 1 2 时，粉煤灰再生混凝土试件的相对 动弹性模量分别为 9 4 2 、9 4 5 、9 4 1 和9 3 4 。随 着石灰粉掺量的增加，粉煤灰再生混凝土试件的相对动弹 性模量是先增加后减小，但增减幅度比较小。如石灰粉掺 量为 4 时，粉煤灰再生混凝土的相对动弹性模量最大， 比未掺石灰粉的粉煤灰再生混凝土试件的相对动弹性模量 增加 0 - 3 ；石灰粉掺量为 1 2 时，粉煤灰再生混凝土的 相对动弹性模量最小，比未掺石灰粉的粉煤灰再生混凝土 试件的相对动弹性模量减小 0 9 。石灰粉掺量对粉煤灰 再生混凝土试件的相对动弹性模量的影响不明显。 表 2 粉煤灰再生混凝土试件相对动弹性模量试验结果 2 2 质量损失 不同石灰粉掺量下粉煤灰再生混凝土试件的质量损失 率试验值见表3 。从表 3 可以看出，石灰粉掺量为0 、4 、 8 和 1 2 时，粉煤灰再生混凝土试件的质量损失率分别 为 0 1 5 、0 1 1 、0 1 6 和 0 2 2 。随着石灰粉掺量的 增加，粉煤灰再生混凝土试件的质量损失率是先减小后增 大。石灰粉掺量为 4 时，粉煤灰再生混凝土试件的质量 损失率最小，比未掺石灰粉的粉煤灰再生混凝土试件的 质量损失率减小了2 6 7 ；石灰粉掺量为 1 2 时，粉煤灰 再生混凝土的质量损失率最大，比未掺石灰粉的粉煤灰再 1 2 0 1 3 粉煤灰 4 l 生混凝土试件的质量损失率增大 4 6 7 。石灰粉掺量对粉 煤灰再生混凝土试件的质量损失率有较大影响。 表 3 粉煤灰再生混凝土试件质量损失率试验结果 2 3抗压强度 不同石灰粉掺量下粉煤灰再生混凝土试件的抗压强度 试验值见表 4 。从表 4可以看出，石灰粉掺量为 0 、4 、 8 和 1 2 时，粉煤灰再生混凝土试件的抗压强度损失率 分别为2 4 7 2 、2 2 6 1 、2 8 4 9 和3 4 3 4 。随着石灰 粉掺量的增加，粉煤灰再生混凝土试件的抗压强度损失率 是先减小后增大。石灰粉掺量为 4 时，粉煤灰再生混凝 土的抗压强度损失率最小，比未掺石灰粉的粉煤灰再生混 凝土试件的抗压强度损失率减小了 8 5 ；石灰粉掺量为 1 2 时，粉煤灰再生混凝土的抗压强度损失率最大，比未 掺石灰粉的粉煤灰再生混凝土试件的抗压强度损失率增大 3 8 9 。石灰粉掺量对粉煤灰再生混凝土试件的抗压强度 有一定的影响。 表 4 粉煤灰再生混凝土试件抗压强度试验结果 性模量、质量损失率和抗压强度损失率三个指标。分析以 上试验结果，可以看出石灰粉等量取代粉煤灰对粉煤灰再 生混凝土抗冻性能有一定的影响，随着石灰粉取代粉煤灰 量的增加，粉煤灰再生混凝土抗冻性能是先增强后减弱。 产生这种现象的原因可能是适量的石灰粉可以激发粉煤灰 的活性，与水反应生成更多的凝胶体，改善粉煤灰再生混 凝土的孔结构，提高粉煤灰再生 昆 凝土力学和抗冻性能。 过量的石灰粉会产生较多的氢氧化钙，不仅抵消了激发粉 煤灰活性的效果，而且降低了粉煤灰再生混凝土力学和抗 冻性能。 3结 论 石灰粉等量取代粉煤灰对粉煤灰再生混凝土抗冻性能 有一定的影响，随着石灰粉取代粉煤灰量的增加，粉煤灰 再生混凝土抗冻性能是先增强后减弱。掺入适量的石灰粉 可以改善粉煤灰再生混凝土的抗冻性能。 参考文献 1 冯嘉， 李秋义 再生粗骨料混凝土抗冻性试验研究 J 】 青岛理工大学学 报， 2 0 1 1 , 3 2 ( 4 ) ： 4 4 - 4 8 2 】刘庆涛， 吴和胜， 岑国平， 等 机场道面再生混凝士的耐久性【 J 公路， 2 0 1 1 ( 7 ) ： 3 9 - 4 3 【 3 】陈德玉， 谭克锋 再生混凝土抗冻性能试验研究 J 粉煤灰综合利用， 2 0 0 9 ( 3 ) ： 3 6 3 9 【 4 】王军强， 陈年和， 蒲琪 再生混凝土强度和耐久性能试验 J 】 混凝土， 2 0 0 7 ( 5 ) ： 5 3 5 6 作者简介：朱涛 ， 上海海事大学硕士研究生通信地址： 上海市临港新城 海港大道1 5 5 0 r ( 2 0 1 3 0 6 ) E ma i l ： z h u t a o j y 1 6 3 c o m 评价再生混凝土抗冻性能应综合考虑试件的相对动弹 收稿日 期 ： 2 0 1 2 年 8 月6日 4 2 CoAL AsH 1 201 3