界面过渡区对再生混凝土抗氯离子渗透性能的影响.pdf
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1、第 4 1卷 , 第 1期 2 0 1 6 年 2 月 公 路 工 程 Hi g hwa y En g i n e e r i n g Vo 1 41No 1 F e b , 2 0 1 6 界面 过渡 区对再 生混凝 土抗氯离子渗 透性能 的影响 覃 荷瑛 , 杨 玉 兰 ( 1 广西岩土力学与工程重点 实验 室 广西 桂林5 4 1 0 0 4 ; 2 桂林理 工大学 土木 与建筑 工程学 院 , 广 西 桂林 5 4 1 0 0 4) 摘 要 试 验设计制作 了三系列含有不 同界 面区长度 和骨 料横截 面面积 的再生 混凝土 和普通 混凝 土试块 , 利用快速氯离子渗透性试验对试块进行
2、 了抗 氯离子渗透性能 的测定 , 以探讨界面区对普通和再 生混凝土 抗氯离子 渗透性能的影响 。试验结果表 明, 对 普通混凝土 , 界面区 的渗透 系数约 为砂浆 渗透 系数 的 5 8倍 。对 再生混 凝土 , 界面区的渗透系数约为砂浆渗透 系数 的 2 9 0倍 , 约为普通混 凝土 的界 面区渗透 系数 的 6 3倍 。对掺 有 8 硅灰 的 再生混凝土 界面区的渗透系数 约为砂浆渗透系数 的 6 6倍 , 与普通混凝土 的界 面区渗透 系数 较接近 。可见再生混 凝土的界面 区是其抗氯离子渗透性 能的薄弱环节 ; 硅灰 的掺入 , 能较好地改 善界 面区的性能。 关键词 界面过渡区
3、 ; 再生 混凝 土 ; 抗氯离子 渗透性能 ; 快速氯离子 渗透 性试 验 ; 硅灰 中图分 类号 T u 5 2 8 文献标识 码A 文章编号 1 6 7 4 0 6 1 0 ( 2 0 1 6 ) 0 1 0 0 7 0 0 5 I n flu e n c e o f t h e I n t e r f a c i a l Tr a n s i t i o n Zo n e o n An t i Ch l o r i d e I o n Pe r me a b i l i t y o f Re c y c l e d Co n c r e t e QI N He y i n g ,Y A
4、NG Yu l a n = ( I G u a n g x i Ke y L a b o r a t o r y o f G e o me c h a n i c s a n d G e o t e c h n i c a l E n g i n e e r i n g ,Gu i l i n, Gu a n g x i 5 4 1 0 0 4, Chi n a; 2 Co l l e g e o f Ci v i l Eng i n e e r i n g a n d Ar c hi t e c t u r e Gu i l i n Un i v e r s i t y o f Te c h
5、 n o l o g y,Gu i l i n, Gu a n g x i 5 4 1 0 0 4,C h i n a ) A b s t r a c t T h r e e s e r i e s o f o r d i n a r y a n d r e c y c l e d c o n c r e t e s p e c i me n s w i t h d i f f e r e n t i n t e r f a c e z o n e l e n g t h a n d a g g r e g a t e c r o s s s e c t i o n a l a r e a a
6、 r e a n a l y z e d by e x p e r i me n t s i n o r d e r t o s t u d y o n t h e i n flu e n c e o f t h e i n t e r r a c i a l t r a n s i t i o n z o n e( I T Z )o n a n t i 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 c o n c r e t e b y a c c e l e r a t e d c hl o r i d e
7、 mi g r a t i o n t e s t Th e r e s u l t s s ho w t h a t t he c h l o r i d e i o n d i f f u s i o n c o e f f i c i e n t o f I TZ i s a b o u t 5 8 t i me s a s mu c h a s t h a t o f t he mo r t a r i n t h e o r i d i n a r y c o n c r e t e;a n d i n t h e r e c y c l e d c o n c r e t e,t
8、h e c o e f f i - c i e n t o f I TZ i s a b o u t 2 9 0 t i me s a s mu c h a s t ha t o f t h e mo r t a r a nd i s a b o u t 6 3 t i me s a s muc h a s t h a t o f I TZ o f t h e o r i d i n a r y c o n c r e t e:b u t f o r r e c y c l e d c o n c r e t e wi t h 8s i l i c a f ume,t h e c o e f
9、f i c i e n t o f I T Z i s a b o u t 6 6 t i me s a s mu c h a s t h a t o f t h e mo r t a r a n d i s c l o s e t o t h a t o f I TZ o f t he o r i d i n a r y c o nc r e t e W e c a n s e e t h a t t h e i n t e rfa c i a l z o n e i s t h e we a k l i nk o f t h e a n t i c hl o r i d e i o n p
10、 e r me a b i l i t y i n t h e r e c y c l e d a g g r e g a t e c o n c r e t e a nd s i l i c a fume h a s g o o d e f f e c t o n i mpr o v i n g t he p e r f o r ma n c e o f t h e m Ke y w o r d s i n t e rf a e i a l t r a n s i t i o n z o n e ; r e c y c l e d c o n c r e t e ; a n t i c h
11、l o r i d e i o n p e r m e a b i l i t y ; a c c e l e r - a t e d c h l o r i d e mi g r a t i o n t e s t ;s i l i c a f ume 0 引言 混凝 土是一种由多组分组成 的增强复合材料 , 可分为水泥基 、 粗骨料以及二者之间的界面过渡区 三相 , 此 三相在 性 能 上 存 在 着 很 大 的差 异 。粗 骨 料 是混凝土的“ 骨架” , 普通混凝 土的粗骨料采用的天 然岩石经破碎而成 的石子 , 而再 生混凝 土采用的是 经过处理后的废弃混凝土块。与天然石子相 比,
12、废 收稿 日期 2 0 1 4 1 0 2 0 基金项 目广西 自然科 学基金项 目( 2 0 1 3 G X N S F A A O I 9 2 9 9 ) ; 广西岩土力学 与工程重点实 验室资助课题 ( N o 1 1 一C X一 0 4) ; 桂林理 工大 学人才基金( 0 0 2 4 0 1 0 0 3 3 9 1 ) 作者简介 覃荷瑛 ( 1 9 7 2 一) , 女 , 湖南邵 阳人 , 副教授 , 博 士, 主要 研究方 向为混凝 土结构耐久性 ; 杨 玉兰 ( 1 9 9 0一) , 女 , 广西 南宁人 , 硕士 研究生 主要研究 方向为混凝土结构计算 。 学兔兔 w w
13、w .x u e t u t u .c o m 第 l 期 覃荷瑛 , 等 : 界面过渡 区对再生混凝土抗氯离子渗透性能 的影 响 7 1 弃混凝土块具有孔 隙率大、 密度低 、 压碎指标值高、 吸水率高等特点; 在生产为再生粗骨料的过程中, 其 表 面和 内部产 生 了较 多 的裂 纹 ; 界 面过 渡 区是 混 凝 土中的薄弱环节 , 在很大程度上决定着混凝土 的强 度及耐久性性能。在研究混凝土材料不同尺度上的 性能 、 缺 陷以及相 关 机 制 时 , 可采 用 微 观 尺 度 、 细 观 尺度和宏观尺度等不同的尺度方法。混凝土中氯离 子渗透系数往往是骨料分布密度的函数 , 对混凝 土抗
14、氯离子渗透性能的分析更关键的还应该从其细 观结构人手 , 结合理论 和试验进行研究。大量的研 究结果表明, 与普通混凝土相比, 再生混凝土较强度 低 、 弹性 模 量 小 、 耐 久 性 差 I 9 。 混 凝 土 中 的水 泥 基、 粗骨料及界面过渡区此三相以往的研究表明, 将 矿物掺合料尤其是硅灰掺人混凝土 , 利用其形态效 应、 填充效应 、 火山灰效应 , 可改善混凝土 的各种性 能 。本 试 验 研 究 从 细 观 尺 度 出发 , 在 水 泥 砂 浆 ( 分别掺和不掺硅灰 ) 中植 入规则 的天然粗骨料 和 再生粗骨料 , 制造出不 同的界面区长度和不同骨料 横截面面积 , 以研究
15、混凝土中粗骨料和水泥砂浆之 间的界面过渡区对普通混凝土和再生混凝土的抗氯 离子渗透性影响规律, 以及矿物掺合料硅灰对界面 过 渡 区的改善 。 l 原材料及试验方案 1 1 原材料 粗骨 料 :采用 天然 碎石 为普 通混 凝 土试 块 的粗 骨料 ; 将 实验室 中废 弃 的钢 筋 混凝 土板 破 碎 后 得 到 的混凝土碎块, 进行人工清洗和筛分分级 , 使其级配 良好 , 作为再生粗骨料。细骨料采用天然河砂 , 细度 模数 2 8 0 , 级配 良好。骨料的基本性能见表 1 。 表 1 骨料的基本 性能 Ta b l e 1 Th e b a s i c p r o p e r t i
16、e s o f a g g r e g a t e s 水 泥 :普 通 硅酸 盐 水 泥 4 2 5 。其 3 , 2 8 d的抗 压强度和抗折 强度分 别为 1 9 5 、 4 5 5和 4 5 、 8 0 MP a , 比表面积 3 1 2 m k g , 标准稠度用水量 2 6 5 。 矿物掺和料采用武汉新必达微硅灰有限公司生产 的 N R 9 4 0级硅粉 , 其比表面积为 1 9 5 0 0 m k g , 密度为 2 2 6 g c m 。 1 2试验 方 案 1 2 1试验 方 法及 原理 本文采用快速氯离子渗透性试验方法测试试块 的抗氯离子渗透性能, 其试验过程如下 : 按标
17、准的养 护条件将试件养护至 2 8 d龄期后 , 切成 5 0 m m ( 厚 度 )1 0 0 am( 直径) 的圆柱体, 放在真 空饱水机进 行饱水 , 而后将 试 件 固定 在分 别盛 有 浓 度 为 0 3 mo l L N a O H溶液和 3 0 N a C 1 溶液的两溶液池之 间, 对两溶液池进行持续时间为 9 h 、 电压为 2 4 V的 外加 直 流 电场作 用 。在 通 电 过 程 中 , 每 1 mi n记 录 一 次 电流 。通 过 电流 一时 间 函数 曲线 计算 出总 电通 量。再利用硝酸银溶液显色法测试试件的氯离子渗 透深度, 试件中氯离子在渗透系数利用 N e
18、 r n s t P l a n k 方程获得 , 如式( 1 ) 所示。 D : ( 1 ) l z l FE t 、 式 中: D: 试件的渗透系数 ;Z: 取值 一1 ( 氯离子电 价 ) ; F: 9 6 4 81 0 C m o l ( 法拉第 常数 ) ; E: 电场 强度, E=( U一 2 ) L; 其中U为外加电压( 2 4 V ) ; 为试件长度 ( 5 0 m m) ; R: 8 3 1 4 J ( mo l k ) ( 气 体常数 ) ;T: 绝对温度 ; d: 渗透深度 ; : 辅 助变 量 , 由式 ( 2 ) 计 算求 得 : 一 南 erf -。( 一 ) 式中
19、: c d为 自由氯离子浓度值 , 一般取值 0 0 7 mo l L ; C 。: 溶液中自由氯离子浓度值。 1 2 2 砂浆及母体混凝土的试块制作及试验 砂浆的抗氯离子渗透性试验分为纯水泥砂浆以 及用 8 的硅 灰 等 量替 代 水 泥 的 砂浆 两 种 ; 砂 浆 和 再生粗骨料母体混凝 土的抗氯离子渗透性试验按以 上试验过程进行 , 其配合 比及试验结果见表 2 。 1 2 3界面区的抗氯离子渗透性试验 为 了测 出混 凝 土 ( 含再 生 混凝 土 ) 的粗 骨 料 与 表 2 砂浆的配合 比及试验结果 T a bl e 2 Mi x d e s i g n an d t h e t
20、 e s t r e s u l t s o f mo r t a r s p e c i me n 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 第 1 期 覃荷瑛 , 等 : 界面过渡 区对再生混凝 土抗氯离子渗透性能 的影响 7 3 相关 系 数 r =0 7 5 8 3 , 根 据 式 ( 3 ) , 得 D = 1 2 3 0 1 0一 m s, D, h =3 1 6 1 0一 “ms ; L a r bi _ I 1 和 S c r i v e n e r 等分别利用半定量 x射线衍射、 背射 图像
21、技术得到混凝土的界面过渡区厚度约为 4 0 m 和 5 0 m; Y a n g 计算得到界面过渡区厚度同样约 为 5 O m。本文界面 区厚度采用 5 0 m, 则计 算出 界面区渗透系数为: D, =6 3 2 0 01 0 m s , 约是 砂浆渗透系数的 5 8倍。拟合的结果见表 3和图 2 。 三1 2 1 1 。 7 蠢 碡 图 2 NC系列试块砂浆含量、 界 面 区长度和渗 透系数的关 系 Fi g u r e 2 Re l a t i o n s hi p a mo n g mo r t a r c o n t e nt , l e ng t h o f I TZ a n d
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