再生混凝土高性能化的试验研究TJF

再生混凝土高性能化的试验研究摘要：根据再生骨料的特性并结合当今的研究热点“高性能混凝土”技术，使再生混凝土向高性能化的方向发展。研究表明，尽管再生骨料属于低品质骨料，但通过将粉煤灰、矿渣及硅灰等矿物掺合料应用于再生混凝土中，充分利用粉体的优化组合以及界面强化效应，可使再生混凝土具有良好的工作性及较高的强度等级；采用RCM法测定氯离子扩散系数表明，高性能再生混凝土具有良好的耐久性，在极端严重的侵蚀环境作用下使用年限可达100年。关键词：再生骨料；再生混凝土；高性能化；力学性能；耐久性0概述再生混凝土技术是将废弃混凝土经过破碎、清洗、分级后，按一定的比例混合形成再生骨料，部分或全部代替天然骨料配制新混凝土的技术【l】。但是有研究表明【21，与天然骨料相比，再生骨料中存在大量原始水泥砂浆及其它杂质，因此再生混凝土的强度低、体积稳定性差、耐久性不高。因此有学者提出再生混凝土不宜用于一般工业厂房与民用建筑中；一般情况下，再生骨料可以用于地基加固、低等级道路和城市人行横道的级配垫层、预制混凝土空心砌块等部位；再生混凝土设计强度不宜高于C20E3~。这极大的限制了再生混凝土的应用。高性能混凝土是一种新型高技术混凝土，它以耐久性作为合料并添加高效减水剂。本研究从再生骨料人手，根据再生骨料的特性并结合当今的研究热点“高性能混凝土”技术，将粉煤灰等矿物掺合料应用于再生混凝土中，充分利用粉体的优化组合以及界面强化效应，使再生混凝土向高性能化的方向发展。1原材料、配合比及试验方法1．1原材料试验所用原材料：海螺牌42．5级普通硅酸盐水泥；北仑电厂产I、II级粉煤灰；马鞍山产矿渣微粉；上海申佳铁合金有限公司产微细硅粉；上海花王化学有限公司产Mi曲ty_100高效减水剂；再生粗骨料以宁波市某路面翻修时废弃的混凝土为骨料源，采用颚式破碎机进行破碎，级配符合5~25mm连续级配要求，技术指标设计的主要指标，其配制特点是低水胶比，选用优质的矿物掺见表1；细骨料为天然河砂，Mx=2．74，含泥量1．O％；普通自来水。1．2配合比由表1可知，与天然粗骨料相比，再生粗骨料的表观密度小，吸水率和含泥量大，压碎指标远大于天然骨料，属于低品质骨料。结合当今的研究热点“高性能混凝土”技术，充分利用粉体的优化组合以及界面强化效应，并通过高效减水剂降低再生混凝土的水胶比，以实现再生混凝土的高性能化。其中1与2的设计强度等级为C40，3为C50，4为C60，具体配合比见表2。1．3试验方法高性能再生混凝土的表观密度与坍落度按照GB／T50080—2002((普通混凝土拌合物性能试验方法标准》进行测试；力学性能按照GB／T50081—2002(普通混凝土力学性能试验方法标准》进行测试，其中立方体抗压及劈拉强度所用试件尺寸均为100mmx100mmx100mm，试验结果已乘相应的换算系数；再生混凝土的耐久性采用氯离子扩散系数D进行表征，按照《混凝土结构耐久性设计与施工指南》推荐的RCM法进行测试。2试验结果与分析2、1新拌混凝土的性能2．1．1工作性由于再生粗骨料的吸水率大，因此会对再生混凝土的流动性造成不利影响，而通过掺人粉煤灰等矿物掺合料及高效减水剂，可以提高混凝土的工作性。由表3所示可知，掺有矿物掺合料的2#、3#、4#混凝土试样的坍落度均达到180mm以上。对于1#与2#试样而言，在水胶比相同的条件下，由于粉煤灰的掺入，导致2#试样的坍落度较1试样有较大提高。其原因是粉煤灰的“滚珠效应”和“微集料效应”均有助于提高混凝土的流动性。此外在试验过程中通过目测发现2#试样的粘聚性与保水性较1试样也有较大程度的提高。对于3#与4#试样而言，尽管水胶比较2#试样有所降低，但其流动性有进一步提高。其原因是由于3#试样中所掺人的粉煤灰为I级灰，其比表面积大，微集料效应更为显著，因此减水效应较II级灰强；4#试样采用了粉煤灰、矿渣与硅灰三掺技术，其综合减水效也较单掺II级灰有进一步提高，从而使再生混凝土的流动性有了进一步的增长。2．1．2表观密度由于再生骨料的表观密度与堆积密度较小，从而导致再生混凝土的表观密度较同强度等级采用天然骨料配制的基准粉煤灰混凝土小嘲，4种试样的表观密度都在2400kg／m以内。表观密度的大小关系为4#3#2#＝l#。4#与3#试样虽然胶凝材料总用量相同，且都掺有优质的矿物掺合料，但4#试样是水泥与粉煤灰、矿渣、硅灰组成的四元体系，由于级配得到进一步优化，导致孑L隙率降低，密实度提高，因而表观密度最大。2．2力学性能由表3所示可知，虽然再生骨料的压碎指标低，但是通过掺人优质的矿物掺合料，可以优化水泥的水化条件，细化混凝土的孔径，改善混凝土的界面过渡区，从而使再生混凝土的强度达到较高的等级。由图1与图2所示可知，对于l#与2#试样而言，2#试件的3d早期强度较1#试件有较大幅度的降低，但在后期可以赶上。其原因是由于粉煤灰不具有独立的水硬性，其玻璃体微珠表层活性的SiO及A1(OH)通过与水泥水化产物Ca(OH)：发生二次水化反应，生成品质较好的低碱性水化产物。但由于粉煤灰玻璃体微珠外层有致密的玻璃质表层，阻碍了粉煤灰的二次水化，其活性效应需在后期才能表现出来。对于3#与4#试样而言，虽然4#混凝土中的矿物掺合料的总量大于3#混凝土，但是一方面由于硅灰的早期活性高，另一方面由于水泥、粉煤灰、矿渣与硅灰组成的四元体系的级配得到进一步优化，硬化浆体的孔隙率得到进一步的降低，因此4#混凝土的3d早期强度与3#拌混凝土相比相差不大；而在28d及56d后期，随着矿物掺合料二次水化反应的进行，4#混凝土的强度远大于3q昆凝土。23耐久性表4所示为采用RCM法测定的再生混凝土氯离子扩散系数，结果表明，矿物掺合料的加入极大的提高了再生混凝土的耐久性。1馘件为未掺矿物掺合料的基准再生混凝土，其显色高度几乎与整个试件的高度一样，即氯离子几乎穿透整个试件，表明其耐久性不高；而2铽件在非常严重的环境作用下其使用年限级别达到50年，3#与4#试件在极端严重的环境作用下其使用年限级别达到100年。3结论作者简介虽然再生骨料属于低品质骨料，但通过将粉煤灰等矿物掺合料应用于再生混凝土中，充分利用粉体的优化组合以及界面强化效应，可使再生混凝土具有良好的工作性及较高的强度等级；采用RCM法测定氯离子扩散系数表明，高性能再生混凝土具有良好的耐久性，在极端严重的环境作用下其使用年限级别可达100年以上。