再生骨料混凝土的强度和耐久性

1再生骨料混凝土的强度和耐久性摘要：与常规骨料混凝土相比，再生骨料混凝土因骨料的结合状况而导致了其自身强度的降低。添加适量粉煤灰的再生骨料混凝土在整体性能有了实质提高。最后将常规混凝土（不含粉煤灰）和再生骨料混凝土（含10%粉煤灰）的耐久性能进行了对比研究。评估耐久性考虑的参数有：干缩力，吸水率，透水性，抗酸性及抗硫酸盐侵蚀性。结果表明，添加的10%粉煤灰也提高了再生骨料混凝土的耐久性能，并且也为再生骨料代替常规骨料的可行性提供了有力支撑。关键词：再生骨料混凝土，粉煤灰，透水性，抗酸性，耐久性StrengthandDurabilityofRecycledAggregateConcreteAbstract:Theincorporationofrecycledconcreteaggregategenerallydecreasesthestrengthofrecycledaggregateconcrete(RAC)ascomparedtothatofsimilarconventionalaggregateconcrete.Withtheoptimumadditionofflyashreplacingcement(10%forthepresentmixtureinthestudy),theoverallbehaviourofRACcanbeimprovedsubstantially.Finally,acomparisonondurabilitypropertiesofconventionalandrecycledaggregateconcretewithout/with10%flyashadditionhasbeenmade.Theparametersconsideredtoevaluatedurabilityaredryingshrinkingstrain,waterabsorption,waterpermeability,acidresistanceandsulphateresistance.Theresultsshowthatthe10%additionofflyashalsoimprovesthedurabilityofRACandprovideastrongsupportforthefeasibilityofusingrecycledaggregateinsteadofconventionalaggregate.Keywords:recycledaggregateconcrete,flyash,waterpermeability,acid,durabilityresistance1引言使用回收的混凝土废弃物作为骨料（主要作为粗骨料）来生产新的混凝土，不仅节省了丢弃处理成本，而且保存了自然资源，在一定程度上也带来经济效益。为了解再生骨料混凝土的性能，很多文献[1][2][3]对使用回收骨料的再生混凝土进行了研究。但是这些研究大多集中在成品混凝土的力学性能上。在相同配合比构成时，再生骨料混凝土的力学性能要低于天然骨料混凝土。在再生骨料混凝土里适量添加粉煤灰可有效提高其力学性能。测试结果显示，使用混凝土废弃物做粗骨料的再生骨料混凝土在技术上是可行的，且添加适量粉煤灰后，其强度具有工程适用性。然而再生骨料混凝土的耐久性能如何仍是个疑问，只有该问题得到恰当解决，此类混凝土才可能大规模应用于工程。同时，关于再生骨料混凝土的耐久性能方面已经有了一定的研究。本文将该类混凝土与天然混凝土的耐久性能进行对比研究，同时分析了添加粉煤灰对再生骨料混凝土整体性能的提高的有效性。本研究仅限于使用在实验室混凝土废弃物中回收的粗骨料（直径不小于4.75mm）。2实验项目2.1材料所有的混凝土构件中都使用普通水泥。采用的细骨料是精细度指数为3.37的土。天然骨料混凝土中采用传统的粗骨料。2回收骨料来自于人造旧混凝土块，尺寸为：150mm×150mm×150mm，这些混凝土块的平均抗压强度为23.35Mp，强度标准偏差为4.58Mp。人工压碎的粗骨料被依据尺寸筛分为两组，第I组为通过40mm的筛子，并收集在20mm的筛中；第二组通过20mm的筛子，并收集在4.75mm的筛中。最后，把它们按照比例重新混合从而得到普通级别的天然骨料。表1分别给出了天然以及回收粗骨料的物理和力学性能。对比数据表明，回收粗骨料与天然的粗骨料的物理力学性能在除了压碎值和压实度相差较大外，其他指标比较接近。表1：回收粗骨料与天然粗骨料的物理力学性能材料特性回收粗骨料天然粗骨料孔隙体积密度（t/m3）1.241.43压实体积密度（t/m3）1.421.65孔隙比0.510.48压实空隙比0.440.41比重(SSD)2.552.78表观比重2.782.99湿度(%)3.20.8吸水度(%)3.31.4压实度(%)24.1210.59压碎度(%)30.0620.632.2配合比表2给出了传统和再生骨料混凝土配合比例。所有混合物中的称重水灰比均为0.4。表2配合比(单位：kg/m3)混合物名称水泥沙粗骨料细骨料天然骨料混凝土360-1188576再生骨料混凝土360-1188576天然骨料混凝I324361188576再生骨料混凝I324361188576再生骨料混凝II2887211885762.3混凝土试件的铸造和养护对几种混凝土制作了一下几种试件：（a）对18块150mm的试块分别进行7天、28天、56天的抗压试验；（b）对3块150mm的试块进行吸水性实验；（c）用3块试件来确定在压力下的渗水深度；（d）用3块100×100×500mm的棱柱试块来确定28天后的活性指数；（e）用2块100×100×500mm试块来进行烘干收缩测试；（f）用6块100×100×500mm试块进行硫酸盐和酸性环境下的耐久性试验。此外，还有18块150mm的立方块试件和3块100×100×500mm的棱柱块用来进行抗压试验和活性指数试验。除了进行烘干实验用试块之外，其他所有试块均在24小时后拆模并经过28天养护。进行烘干压缩试验的试块在3天养护之后就要置于人工控制室中，在30±2℃以及70±5%的湿度中养护。对于收缩应变，依照龄期将试块放在200mm长的力学应变仪两侧中心进行测量。33结果与讨论3.1力学特性表3显示了普通混凝土和再生骨料混凝土混合物的力学性质，确定了抗压和抗拉的基本性质。（NAC：天然骨料混凝土，RAC：再生骨料混凝土，配合比见表2）表3力学性质的概述项目抗压强度Mpa28天弹性模量Mpa7天28天56天NAC35.2646.1350.506.00RAC29.3338.1145.045.24NACI41.7048.5253.556.20RACI36.7045.0346.506.18RACII27.7740.1042.225.10相对普通骨料混凝土，再生骨料混凝土在7天龄期、28天龄期、56天龄期这三阶段，通常表现出较低的抗压强度。比起普通混凝土，再生骨料混凝土的综合性能平均减小15%。在28天龄期的时候，再生骨料混凝土的弹性模量和混合天然骨料混凝土相比也低6%。主要原因是再生骨料粒子间的连接强度相对偏小。表3结果表明，添加10%的粉煤灰有利于提高RAC各阶段的抗压强度，提高强度约15%左右，用10%的粉煤灰替代部分水泥在NAC中也会产生同样的效果；7天抗压强度的改变RACI相对NAC要大。因此，推荐用10%的粉煤灰加在RAC和NAC中。3.2收缩再生骨料混凝土（有10%粉煤灰）和传统混凝土（无粉煤灰）随时间收缩的典型变化见图1。图中曲线表明，RAC收缩相对较大，而NAC的收缩较低，主要是由于再生骨料的孔隙比相对较大，引起水泥的较大收缩引起的，附着在骨料表面的水泥没有完全风干导致很大的收缩。图1不同混凝土的收缩应变图43.3透气性和吸水性首先，用砂纸来摩擦标本除去粘在上面的油渍。先在48小时之内施加0.1Mpa的水压力，然后每隔24小时变换施加0.3Mpa的水压力和0.7Mpa的水压力。做完这些以后，从放置在试验机压缩下的立方体标本顶部和底部表面的两个受压圆形薄铁片处垂直分割试样。从分裂的表面开始测量其最大穿透深度（mm）。图2给出了是四种混合料穿透深度的平均值，图中清楚地表明，再生骨料混凝土的渗透性大于天然骨料混凝土（NAC）。然而，加入粉煤灰能显著改善再生骨料混凝土和天然骨料混凝土（NAC）的渗透性能。图3给出了各种混合料吸水性能指标，结果表明加入粉煤灰能显著改善再生骨料混凝土和天然骨料混凝土（NAC）的吸水性能。图2不同混合料的穿透深度图3不同混合料的吸水率3.4耐久性为了评价所有混凝土受到硫酸盐和酸侵蚀后的影响程度，我们将养护28天的标准棱柱体试样浸入测试液（水中含有7.5％MgSO4、7.5％NaSO4和pH值=2的H2SO4）中。图4、图5显示了各种混合物依上述方法处理过程后，不同阶段下重量损失率。这表明置放在硫酸5盐和酸性的再生骨料混凝土的耐久性仅仅比有着高孔隙度和渗透率的天然骨料混凝土的耐久性差一些。而加入10%粉煤灰的再生骨料混凝土在这种情况下就表现出良好的耐久性。图4不同混合料在H2SO4溶液中的失重百分比图5不同混合料在硫酸盐溶液中的失重百分比4.结论(1)再生骨料混凝土的强度比与其具有相似配合比的天然骨料混凝土的强度稍低。(2)再生骨料混凝土添加粉煤灰后，使得再生骨料混凝土在强度方面的性能得到提高。(3)10%的粉煤灰的添加量能够提高再生骨料混凝土的整体强度。(4)再生骨料混凝土在收缩应变方面较大，而在渗透性和水分的吸收的性能表现比天然骨料混凝土更优越。5.参考文献[1]伍军，蒲苏东；再生骨料混凝土的力学性能研究，西南交通大学峨眉校区，四川建筑，2007-04-084[2]陈磊，郭胜鹏；再生骨料混凝土的应用和发展，徐州空军学院机场工程系，河南建材，2007-01-011[3]叶强，吴瑾；再生骨料混凝土强度指标试验研究，南京航空航天大学土木工程系，低温建筑技术，2008-02-003