再生细集料混凝土抗氯离子渗透试验结果及分析.pdf

文 章编 号 ： 1 0 0 7 0 4 6 X ( 2 0 1 4 ) 0 3 0 0 2 3 0 3 僖凌剃蔫 再生细集料混凝土抗氯离子渗透试验结果及分析 T r i a l R e s u l t a n d An a ly s i s o f R e s i s t a n c e t o C h l o r i d e I o n P e r me a b i l i t y o f R e c y c l e d F i n e Ag g r e g a t e C o n c r e t e 李佳曼，吴相豪，王国林 ( 上海海事大学海洋科学与工程学院，上海2 0 1 3 1 1 ) 摘 要： 采用AS T M C1 2 0 2 ； - 究了再生细集料混凝土抗氯离子渗透能力。试验结果表明，粉煤灰等质量取代水泥 可显著降低再生细集料混凝土的氯离子扩散 系数，随着粉煤灰取代率的增加 ，再生细集料混凝土氯离子扩 散 系数逐 渐减 小 。 关键词： 粉煤灰 ；再生混凝土 ；氯 离子 ；渗透性能 中图分类号 ：TU5 2 8 0 4 1 T U5 2 8 3 3 文献标 志码 ：A 0 前 言 氯离子通过渗透作用， 从而腐蚀混凝土中的钢筋，对 混凝土的各项力学性质产生严重危害。目前对于再生细集 料混凝土抗氯离子渗透的研究只要有李艳美，毛高峰等 I - 2 】 通过试验用 A S T MC 1 2 0 2法分析了不同再生细集料取代 率和粉煤灰掺量对再生细集料混凝土渗透性能的影响，得 到结论：胶凝材料用量的增加有助于再生细集料混凝土的 抗渗性的提高，细集料取代率的增加会使得再生细集料混 凝土的电通量降低，抗氯离子渗透性增强。吴相豪，焦延 涛 采 用氯 离子 自然扩散 试验 和氯离 子渗透 快速试 验 ( A S T M C 1 2 0 2 ) 研究了粉煤灰对再生粗集料混凝土氯离子 渗透性的影响，试验发现： “ 掺粉煤灰能有效提高再生粗 集料混凝土的抗氯离子渗透能力，随着粉煤灰掺量的增加， 再生粗集料混凝土抗氯离子渗透能力是先增强后减弱，粉 煤灰的最佳掺量为 2 0 。因此本文通过对再生细集料混凝 土抗氯离子渗透试验进行分析。 1 试 验 1 1 原材料 水泥：P O 4 2 5海螺牌水泥。 粉煤灰：I I级粉煤灰，4 5 m筛筛余为 1 4 8 ，需水 量比为 9 8 6 ，烧失量为 5 7 9 。其各项性质满足G B T 1 5 9 6 -2 0 0 5 用于水泥和混凝土中的粉煤灰中关于矿物 外加剂的要求。 1 2 配合比 由于现行规范还未给出再生混凝土的配合比设计，所 以本次试验参照J G J 5 5 2 0 l 1 普通混凝土配合比设计规 程进行配合比设计 ，再生混凝土强度等级 C 2 5 ，水灰 比为 0 5 7 ，砂率为 3 5 。试验中采用的各组配合比见表 1 。 表 1 再生混凝土配合比 k g m 1 3 氯离子渗透性试验 氯离子渗透试验的试件制备过程同上述抗压强度试验。 首先配置再生混凝土拌合物， 然后将其装入 1 0 0 in ln 1 0 0 m m 1 0 0 m m试模中，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。试验前将养护 2 8 d的 试块取出拭干，切割成 1 0 0m m1 0 0m m5 0m m的长方 体试件。 1 3 1 测试方法 本试验采用美国材料试验协会 A S T M C 1 2 0 2 法。A S T M C 1 2 0 2 是美国试验协会制定的关于混凝土抵抗氯离子渗透 3 2 0 1 4 粉煤灰 2 3 能力的标准试验方法。该方法通过测定流过混凝土的电量， 快速评价混凝土的渗透性高低。这一试验装置如图 1 所 示，氯化物离子的负电荷将被吸引到正电极，测试期间电 荷的传输量就是氯化物渗透混凝土的量。 电 流 表 3 Na c l 溶液 铜网电极 图 1 AS T M C 1 2 0 2测试装置简图 将切割好的试件安装到两端安置铜网电极的有机玻璃 试验箱上，注意侧面的名 ，连接直流电源的正、负极的试 块两端分别注入0 3 m o l L的N a O H溶液和质量分数为 3 的 N a C 1 溶液，并保持施加 6 0 V的直流电压，每隔 3 0 m i n 记录一次电流，持续试验 6 h ，计算出6 h内通过试件的 总电量 。 数据处理时每组应取 3 个试件电通量的算术平均值作 为该组试件的电通量测定值。当某一个电通量与中值的差 值超过中值的 1 5 时，应取其余两个试件的电通量的算术 平均值作为该组试件的试验结果测定值。当有两个测值与 中值的差值都超过中值的 1 5 时，应取中值作为该组试 件的电通量试验结果测定值。 2 试验结果与分析 2 1 粉煤灰对再生细集料混凝土抗氯离子渗透性能 的影响 粉煤灰分别以0 、2 0 、4 0 、6 0 的比率等质量取 代水泥时，2 8 d 龄期的再生细集料混凝土试件 6 h电通量 值见表 2。 根据表 2中的再生细集料混凝土 6 h电通量试验值， 利用扩散系数与导电量关系式 y - 2 5 7 7 6 5 + 0 0 0 4 9 2 X 4 ( y 为 c 卜扩散系数，肋6 h总导电量) 可计算出再生细集料混凝 土的氯离子扩散系数，计算结果见表2 。表中B代表粉煤 灰的四种不同取代率。 24 CoAL AsH 3 2 01 4 表 2 电通量测定值 根据表 2 所示数据，可以绘出粉煤灰取代率与再生细 集料混凝土电通量之间的关系曲线以及粉煤灰取代率与再 生细集料混凝土氯离子扩散之间的关系曲线，见图2、图3 。 图 2 粉煤灰取代率与再生细集料混凝土电通量之间 的关系曲线 2 0 4 0 粉煤灰取代率 图 3 粉煤灰取代率与再生细集料混凝土氯离子扩散之 间的关系曲线 从图3中可以看出，取代率在0 - 2 0 时，氯离子扩散 系数随着取代率的增加而略微减小， 减小幅度约为7 4 7 ； 粉煤灰取代率在 2 0 4 0 、4 0 6 0 两个区间上都呈现 减小趋势，其减小幅度基本一致，约为3 9 5 。这说明随 着粉煤灰等量取代水泥的比率的增加，再生混凝土的抗氯离 子渗透性逐步变强，特别是比率 2 0 后，其抗氯离子 渗透性能有较为明显的改观。其原因：一是由于粉煤灰微 集料填充效应改善再生混凝土孔结构，减小孑 L 径尺寸，使 再生混凝土形成密实充填结构和细观层次的自紧密堆积体 f 1 转第2 6 页) 姗 姗咖湖 姗0 3 3 2，1 l 删鼎 8 6 4 2 O 8 6 4 2 O 衽 避艟 表 2对减水剂的需求量 k g m3 表 4 河砂与机制砂对混凝土工作性的影响 水泥 矿粉粉煤灰 机制砂 细砂 中砂 碎石 水 减水剂 )n l l n b U ml n 3 3 0 7 5 6 0 0 0 8 5 0 9 0 0 l 7 0 9 2 4 0 2 2 0 3 3 0 7 5 6 0 6 5 0 2 0 0 0 9 0 0 l 7 0 1 0 2 4 0 2 2 5 从表2中可以看出，采用机制砂的混凝土配比较天然 中砂配比的减水剂需求量变大，增加了 1 k g 的减水剂的用 量，机制砂与细砂的比例在 6 5 0： 2 0 0 时能达到与河中砂基 本相同的初始状态；并且二者坍落度损失基本相同。 ( 2 )河砂与机制砂混凝土抗压强度的对比，见表 3 。 表 3河砂与机制砂混凝土抗压强度的对比 k g m 3 水 泥矿 粉粉 煤 灰 机 制 砂 细 砂中 砂碎 石水减 水 剂兰 兰 竺 7 d 2 8 d 3 3 0 7 5 6 0 0 0 8 5 0 9 0 0 1 7 0 9 4 5 2 5 9 8 3 3 0 7 5 6 0 6 5 0 2 0 0 0 9 0 0 1 7 0 l 0 4 6 1 6 0 _ 3 差一些，但完全能够满足泵送要求。机制砂混凝土的含气 量略低，是因为机制砂的粒形差，引气和含气量保持不如 天然砂。 4 结 论 机制砂的加入要达到天然中砂混凝土的状态明显增大 减水剂的用量，但不影响混凝土强度的增长，并且强度较 天然中砂混凝土略有提高。机制砂的加入，混凝土的可泵 性略微变差，但完全能够满足泵送要求。 从 表 3 中 可 以 看 出 ， 机 制 砂 混 凝 土 的 强 度 无 论 是 7 d 妻 人 工 砂 在 高 性 能 混 凝 土 中 的 应 用 及 技 术 指 标 探 讨 【J新 型 建 还是 2 8 d 均较天然中砂的混凝土强度略高，这是机制砂中 筑 材料 ，2o 0l ( 5 ) ： 2 9 3 的石粉起到了微集料的作用， 填充了混凝土的孔隙。 作 者简 介： 汪绿 球f 1 9 8 4 1 ， 男， 本 科， 助工， 研 究方向 ： 混凝土外 加剂 和新 ( 3 ) 河砂与机制砂对混凝土工作性能的影响，见表4 。 型 建材 材 料。 张 云飞 ( 1 9 8 1 一) ， 男 ，硕士，工 程师，研 究方向 ：混凝 土、 外 加 剂、 从表4中可以看出，河砂混凝土与机制砂混凝土的扩展度、 干粉 砂浆和 新型 建材材 料。 倒坍漏空时间、含气量基本相同，机制砂混凝土可泵性略 收稿日 期 ： 2 0 1 3 年9 月2 3 日 ! ! 吣! ! i ! ! 疃! ! ! ! ! 哇! ! ! i ! ! ! ! ! ! 睦! ! ! 睦! 嚏! ： ! 疃! 嚏! ， ( 上 接第2 4 页 ) 粉煤灰等质量取代水泥可显著降低再生细集料混凝土 系；二是粉煤灰对氯离子具有初始固化作用， 较高的等矿 的氯离子扩散系数。随着粉煤灰取代率的增加，再生细集 物成分能够捕捉再生混凝土表面的氯离子，生成F r i e d e l 盐， 料混凝土氯离子扩散系数逐渐减小，粉煤灰取代率为 2 0 、 即C 3 A C a C 1 1 0 H ： 0 ；三是粉煤灰改善再生混凝土水泥浆与4 0 、6 0 时的氯离子扩散系数分别为 1 4 3 7 c m z s 、 集料间的界面结构，再生混凝土中水泥浆体与集料间的界8 7 7 m 2 、5 2 4 m 2 ，分别较粉煤灰取代率为 0的试块 面区由于富集了氢氧化钙晶体而成为薄弱部位，粉煤灰掺 降低了7 5 、4 3 5 、6 6 _ 3 。 入再生混凝土中能吸收部分氢氧化钙， 发生二次水化反应， 从而改善了界面区氢氧化钙的取向度，提高了混凝土的抗 。 。 硒峰 钾 影 粉煤灰作为常用的矿物掺合料主要还有以下两方面的 响( c ) 清岛 ： 青岛 理工大 学 ，2 o 0 8 作用：改善混凝土的流动性和减少流动性经时损失作用； 【 2 李艳美 ，毛高峰， 张健， 等 再生细集料混凝土的抗渗性 J 】 低温建筑技 降低混凝土温升，防止混凝土结构开裂； 利用粉煤灰的 术， 2 0 0 8 ， ( o 3 ) ： 1 4 1 6 活性，降低混凝土中的水泥用量，降低混凝土成本，提高 【 3 】吴相豪， 焦延涛 粉 煤灰对再生 混凝土氯离 子渗透性的 影响【 J _ 混 凝 混凝土材料的绿色度。 土， 2 0 1 1 ( 2 ) ： 7 2 - 7 4 4 1冯乃谦， 邢锋 高性能混凝土技术 M 】 北京： 原子能出版社， 2 0 0 0 3 结 论 通过对氯离子扩散系数的分析可知 2 6 coAL ASH 3 2 01 4 收稿 日期： 2 0 1 3年 1 1月 2 5日