矿物掺合料对再生混凝土抗冻性影响的试验研究.pdf
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1、2 0 1 2 年 第 8期 (总 第 2 7 4 期 ) Nu mb e r 8 i n 2 0 1 2 ( T o t a l No 2 7 4 ) 混 凝 土 Co n c r e t e 原材料及辅助物料 MA T ERI AL AND ADM I NI CLE d o i : 1 0 3 9 6 9 i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 2 0 8 0 2 7 矿物掺合料对再生混凝土抗冻性影响的试验研究 尹兴伟,吴相豪 ( 上海海事大学 海 洋环境工程学院 ,上海 2 0 1 3 0 6 ) 摘要: 研究了单掺粉煤灰、 双掺石灰粉和粉煤灰在不同介质下( 淡水、
2、海水、 硫酸盐溶液) 对再生混凝土抗冻性能的影响, 试验结果表 明: 单掺粉煤灰掺量为 2 0 或双掺石灰粉和粉煤灰比例为 3 : 7 时, 可明显提高再生混凝土的抗冻性能, 不同介质溶液下抗冻性能最好的为 淡水、 最差的为海水。 同时得出在不同掺量的粉煤灰、 不同掺量的石灰粉和粉煤灰与再生混凝土抗冻性相关关系及其变化规律, 可供理论 研究和工程应用参考 。 关键词: 再生混凝土;粉煤灰; 石灰粉;氯离子渗透;冻融循环 中图分类号 : T U5 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 2 ) 0 8 0 0 9 0 0 4 St u
3、 dy on t h e i nf l ue nc e of mi n er a l admi x tu r e s on f r os t r e sis t anc e of r e c y c l e d c on c r e t e YI N Xi n g - we i , WU Xi a n g - h a o ( C o l l e g e o f O c e a n a n dE n v ir o n me n t E n g i n e e ri n g , S h ang h a i Ma r i t i meU n i v e r s i ty, S h a n gha i
4、 2 0 1 3 0 6 , C h i n a ) Abs t r a e t : Th e i nfl u e nc e o f fly a s h a nd l i me d u s t a s c e me n t r e p l a c e me n t o n f r o s t r e s i s ta n c e o f r e c y c l e d c o n c r e t e i n d i f f e r e n t me d i u m s u c h a s fre s h wa t e r s e a wa t e r a n d s ul f a t e s
5、o l u t i o n a l e i n v e s t i g a t e d T he e x p e rime ma l r e s u l t s i nd i c a t e t h a t a d d i n g 2 0 fl y a s h t o r e c y c l e d c o n c r e t e c a n i m- p r ov e i t s f r o s t r e s i s t a nc e, and 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 mi x e
6、d wi t h fly a s h an d l i me d u st b y 3 : 7 a l s o c a l l b e i mp r o v e d F r o s t r e s i s tan c e o f r e c y c l e d c o n c r e t e i s h i ghe s t i n舶s h wa t e r a n d l o we s t i n s e a w a t e r Me a n w h i l e i t s h o ws the e ff e c t o f the fr o s t r e s i s t anc e o f
7、 r e c y c l e d c o n c r e t e wi t h d i ffe r e n t a mo u n to f fly a s ha n dl i medu s t wh i c hc a i 1 p r o vi d ef o r the o r y s t u d ya n d e ng i n e e rin ga p p l i c a t i o n Key wor ds : r e c y c l e d c o n c r e t e ; fly a s h; l i me d u s t ; c h l o rid e p e n e t r a t
8、 i o n; f r e e z e tha wi n g c y c l e 0 引言 混凝土材料是人类文明建设中不可缺少的物质基础。 随着 城市化建设进程的加快, 一方面, 因建筑的更新和市政动迁规模 的不断加大而产生的废弃混凝土量急剧增加【 1 , 如不能妥善处 置, 不仅会侵占大量耕地还会污染环境; 另一方面, 又因对混凝 土的需求量急剧增加, 从而对天然骨料的需求量明显加大。 由此 引发的环境问题十分突出, 再生混凝土将带来显著的社会效益、 经济效益和环保效益, 对社会的可持续发展具有战略意义。 再生 混凝土在环保和可持续发展方面的优势使其E t 益成为重要的建 筑材料 。 将废气
9、混凝土块经过破碎、 清洗、 分级后, 按照一定的 比例混合形成骨料 , 而以此部分或全部代替天然骨料配制的混 凝土称为再生骨料混凝土( 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 , R AC ) 。 本 试验针对单掺粉煤灰旧 、 双掺石灰粉和粉煤灰【 在不同介质下 ( 淡水 、 海水 、 硫酸盐溶液 ) 的耐久性能之一抗冻耐久性进 行了基础性研究, 探讨了再生混凝土相关关系及其变化规律, 可供 理论研究和工程与应用参考。 1 试 验 概 况 1 1 原材料 粗骨料 : 由废弃混凝土, 经过人工破碎、 过筛、 分级等到的 粒径在 5 4
10、0 mm范围内骨料; 水泥: P 0 4 2 5 级水泥; 粉煤灰 : I I 级粉煤灰, 细度为 1 4 8 ( 4 5 Ix r n 筛余) , 烧失量为 5 7 9 ; 细骨 料: 细度模数为 2 8 2的河砂 ; 水 : 自来水 ; 海水 : 3 的工业用盐 配制而成; 硫酸盐 : 3 的硫酸盐配制而成。 1 2 配合比的计算 由于现行规范还未确定的适用于再生混凝土配合比计算 公式, 因此按照普通的混凝土的配合比计算公式计算试验所需 要的再生骨料、 水泥、 水等材料的用量。 单掺粉煤灰掺量分别为 0 、 2 0 、 4 0 、 6 0 ; 4种比例掺入配制再生混凝土和水泥含量为 6 0
11、 的前提下, 双掺石灰粉和粉煤灰时, 固定矿物掺合料掺量为 4 0 , 石灰粉和粉煤灰的掺配合比例为 0 : 1 0 、 1 : 9 、 2 : 8 、 3 : 7 , 再生 混凝土配合比见表 1 。 1 3 试件 的制备 采用搅拌机拌制再生混凝土, 搅拌后的混凝土拌合物满足 整体和易性要求之后, 灌人模具内成型。 试件经 2 4 h后拆模, 放 入标准养护室养护 2 8 d , 再将试件分别浸泡在淡水 、 海水、 硫酸 盐溶液中 4 d , 开始冻融试验。 1 4 试 验方 法 按照 G B J 8 2 8 5 普通混凝土长期性能和耐久性试验法 中抗冻性能试验的“ 快冻法” : 将混凝土试块
12、放入含有不同介质 的试件盒内, 盒内分别注人相应的淡水 、 海水 、 硫酸盐液体, 液 面浸没试件 2 c m左右, 开始快速冻融循环试验。 一个冻融循环 收稿 日期 :2 0 1 2 - 0 2 2 0 基金项目:上海海事大学科研基金项目( 2 0 1 0 0 0 7 3 ) ; 上海市本科教育高地建设项 目( B 2 1 0 0 0 8 G) 9 0 - 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 表 1 再生混凝土的配合 比 k g m 历时 3 h , 试验过程中试件处于全浸液体状中, 在( 一 1 7 + 2 ) ( 8 2 ) 范围内循环, 冷冻液的温度控制在(
13、 一 2 5 1 5 ) 范围内 循环。 每 l 5次冻融循环对试件检测一次 , 对 1 0 0 mmx l 0 0 1 T l mX 1 0 0 I T l m的试块测定强度和质量, 计算孔隙率和强度; 对 1 0 0 I T l m 1 0 0 n u n x 4 0 0 m m的试块测定试件的质量和 自振频率, 计算质量 损失率和相对动弹性模量。 冻融结束后, 根据混凝土试件质量损 失、 相对动弹性模量变化值及强度下降值来衡量混凝土抗冻性。 2 试验 结果与分析 2 1 质量损失的影响 2 1 1 单掺粉煤灰 在单掺粉煤灰掺量 2 0 、 4 5次冻融中, 淡水的质量损失 0 0 3 、
14、 海水为 O 2 、 硫酸盐为 0 1 7 , 说明再生混凝土在水中 的质量损失较小( 图 1 ) , 在海水和硫酸盐溶液中的质量损失较 大( 图 2 、 3 ) 。 在海水 、 3 O次冻融循环中试块的质量损失分别为 F 0 : 一 0 1 4 、 F 2 0 : 一 0 0 8 、 F 4 0 : 一 0 1 7 、 F 6 0 : 一 0 2 , 随着单掺粉 煤灰含量的增大 , 再生混凝土的质量损失先减小后增大。 在海 水单掺粉煤灰掺量 2 0 中, 随着冻融循环次数的增大, 混凝土 的质量损失变化为 : 0 , - 0 3 、 一 0 0 8 、 0 2 , 可知在冻融循 环初 期,
15、混凝土的质量略有增加, 这可能是由于一方面粉煤灰的增 加提高了混凝土的密实度 , 另一方面再生混凝土孔隙中充满海 水或硫酸盐的结晶体使之密实缘故。 这可能是由于过多的硫酸 根离子在再生混凝土内发生结晶及生成过多的钙矾石、 氢氧化 镁等物质形成的膨胀破坏作用导致的。 在冻融 3 0次后 , 混凝土 的质量损失在增大。 2 1 2 双掺石灰粉和粉煤灰 双掺石灰粉和粉煤灰中, 在硫酸盐、 3 O 次冻融循环, 随着石灰 粉掺量的增加, 质量损失变化为一 0 1 9 、 一 0 1 8 、 一 0 2 6 、 一 0 2 说明试块随着石灰粉掺量的增加, 试块质量损失先增加后降低 ( 图 3 ) , 在
16、不同介质和冻融循环对混凝土质量损失的影响的与单 掺粉煤灰是一致的。 掺入少量石灰粉后 , 易形成大片状 C a ( O H) , 易受冻融水膨胀力侵蚀,混凝土空隙变疏松。 但是当大掺量掺 0 6 0 4 0 2 、 0 删 蟋 一 0 2 0 4 0 6 0 1 5 3 0 4 5 再 生混 凝土冻 融次数 图 1 淡水中的质 量损失曲线 0 6 0 4 芝0 2 0 删 一0 2 0 4 0 6 0 6 0 4 芒0 2 0 一0 2 04 -0 6 0 l 5 3 0 4 5 再 生混凝 土冻 融次数 图 2 海水 中的质量损失 曲线 0 1 5 3 0 4 5 再 生混凝 土冻融 次数
17、图 3 硫酸盐 中的质量损失曲线 石灰粉时, 细度的石灰粉与粉煤灰填充了孔隙, 激发粉煤灰水 化 , 较大幅度地提高粉煤灰的活性, 混凝土本身更加密实, 冻融 循环时, 水不易进入, 反而受较小的水膨胀力, 对 C a ( O H) : 侵蚀 减弱, 从而提高了抗冻性能。 总体上看, 单掺粉煤灰的对混凝土的质量损失的影响要小 于双掺石灰粉和粉煤灰的质量损失。 在单掺粉煤灰含量 2 0 时, 混凝土的质量损失为最小。 2 2 相对动弹性模量的影响 2 2 1 单掺粉煤灰 在单掺粉煤灰掺量 2 0 、 4 5次冻融中, 淡水的相对动弹模量 0 0 3 、 海水为 O 2 、 硫酸盐为 0 1 7
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