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不同强化手段对再生骨料混凝土性能的影响
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1 试验方案
本文中再生骨料混凝土水灰比为0·4,水用量160kg/m3,水泥用量360kg/m3,天然细骨料839kg/m3,再生粗骨料1028kg/m3。配制用来浸泡再生粗骨料的“水泥、粉煤灰”浆液时,使用与配制再生混凝土完全相同的水泥及水灰比,粉煤灰的掺入量分别定为配制再生骨料混凝土所用水泥量的10%,20%,30%,40%,50%(表1),采用人工拌和,自然养护。测试抗压强度试件尺寸为150mm×150mm×150mm。（参考《建筑中文网》）
机械强化将粒径为5~20mm之间的再生粗骨料放入滚筒中滚动5min,让再生粗骨料颗粒之间相互撞击、摩擦,去除掉骨料表面粘附的砂浆以及骨料自身已经产生裂纹松动但尚未脱落的部分。
“水泥、粉煤灰”浆液强化再生骨料将粉煤灰与水泥混和搅拌均匀,再加入拌合水,搅拌成均匀的浆体之后,再放入再生骨料,浸泡、晾干。试验的具体操作步骤如图1所示。
2 试验结果
2.1 和易性和强度
由表1中的数据可知,随着“水泥、粉煤灰”浆液中粉煤灰掺量的增加,再生骨料混凝土拌合物的和易性不断的提升。在“水泥、粉煤灰”浆液中,粉煤灰的掺量取配制再生骨料混凝土水泥用量的30%为佳,掺量过多或过少,都会影响到再生骨料混凝土的强度。
2.2 吸水率、表观密度、压碎指标
表2将未经强化的再生骨料与天然骨料相比,其吸水性提高了94·4%,表观密度下降了10%,压碎指标提高了45·7%,物理性能有了很大的下降。
2.3 抗氯离子渗透性
混凝土的抗渗性是指混凝土抵抗外部介质入侵的能力。对于钢筋混凝上来说,抗渗性能尤为重要,因为如果混凝土的抗渗能力差,外界氯离子很容易通过混凝土的宏观、微观缺陷侵入到混凝土中,在钢筋表面附近累积,使钢筋周围的混凝土pH值下降,加速钢筋的锈蚀,对周围的混凝土生成膨胀压力,引起混凝土的破坏。因此,抗渗性能的好坏,是评价混凝土耐久性的重要指标之一。
由表3可知,未经过强化的再生骨料混凝土28d氯离子渗透性与基准混凝土相比,上升了大约85%;当再生骨料经过强化之后,再生骨料混凝土的28d氯离子渗透性都有了明显的下降。
3 原因分析
3.1 影响和易性和强度的原因
粉煤灰由大小不等的球状颗粒的玻璃体组成,表面比较光滑,需要较少的湿润水。部分颗粒较小的粉煤灰可以进入骨料孔隙以及水泥颗粒之间,起到填充作用,取代了部分间隙水,这样,就使更多的水参与到改善混凝土拌合物的和易性中来。同时,粉煤灰的掺入也可有效地分散水泥颗粒,避免水泥聚集成团,可以释放更多的浆体来润滑骨料,改善拌合物的和易性。粉煤灰的球状颗粒还可以在较大的水泥颗粒之间起到一定的滚珠轴承作用,减小了水泥颗粒之间的摩擦力,改善了拌合物的和易性。
粉煤灰本身对于混凝土具有强化作用,可以提高混凝土的强度。但是,过量粉煤灰的加入,则有可能改变混凝土细骨料的级配,影响混凝土的强度。另外,过量粉煤灰的加入也可能使粉煤灰的球状颗粒在混凝土骨架材料受力过程中,起到一种润滑作用,影响混凝土的强度。
3.2 影响吸水率、表观密度、压碎指标的原因
这是因为再生粗骨料表面粘附有大量孔隙率较大的水泥砂浆,引起再生粗骨料吸水性的升高和表观密度的降低。另外,再生粗骨料在破碎过程中形成了大量的微裂纹,严重影响了再生粗骨料的强度,造成了再生粗骨料压碎指标的提高。随着龄期的延长,经“水泥、粉煤灰”浆液处理过的再生混凝土强度提升的幅度越来越明显。
3.3 影响抗氯离子渗透性的原因
氯离子的渗透一般是沿着骨料与水泥浆界面间的孔隙和由于混凝土沁水所形成的毛细孔以及混凝土内部的气泡孔隙等通道进行的。再生骨料本身就存在一些破碎时没有脱落的砂浆,所以,再生混凝土本身存在的骨料—砂浆界面结合区域要多于基准混凝土。混凝土的骨料—砂浆结合区域聚集着大量的在骨料周围定向分布氢氧化钙晶体,界面结合处存在的孔隙比较多。另外,由于再生骨料孔隙率高,水泥在界面处水化生成的水化硅酸钙胶体容易向再生骨料内部的孔隙中渗透在界面结合区域形成新的孔隙,严重降低了混凝土的抗氯离子渗透性能。
机械强化部分去除了再生粗骨料表面的砂浆,减少了再生骨料混凝土内部的骨料—砂浆结合面的数量,同时,也降低了再生粗骨料的孔隙率,提升了混凝土的抗氯离子渗透性能。
粉煤灰可以和氢氧化钙发生反应,使得骨料—砂浆结合处的氢氧化钙数量大大减小,甚至可以完全消耗掉界面处存在的氢氧化钙,取而代之的是其化学发应的生成物———水化硅酸钙胶体。这些不断生成的水化硅酸钙胶体不但可以使界面处的孔结构细化,同时,还可以阻断混凝土基体里面可能形成的渗透孔道,从整体上降低了再生混凝土的孔隙率,提高了其抗氯离子渗透能力。
4 结 论
综合以上数据和分析,经过强化后的再生骨料混凝土和易性、力学性能抗氯离子渗透性都有了明显的提升。在“水泥、粉煤灰”浆液强化试验中,粉煤灰的掺量定为配制再生骨料混凝土所用水泥量的30%。经过强化后的再生粗骨料与未经强化前相比,其各方面性能都有了明显地改善,原因如下:粉煤灰颗粒可以进入再生粗骨料表面的孔隙中,降低了再生粗骨料的孔隙率,从而降低了再生粗骨料的吸水率,提高了再生粗骨料的表观密度。另外,粉煤灰成分里面含有大量的二氧化硅和三氧化二铝,可以和再生粗骨料表面以及水泥水化反应里面生成的氢氧化钙发生反应,生成水化硅酸钙胶体,进一步填充了再生粗骨料表面的孔隙,并修补了再生粗骨料表面存在的微裂纹,提升了再生粗骨料的强度。
与基准混凝土相比,经过强化后的再生混凝土具有高抗压强度、低弹性模量的特性,这有助于提高混凝土的极限拉伸变形能力,提高混凝土的抗裂性能,用建筑垃圾制备再生骨料混凝土,在技术上是可行的。
参考文献:
[1] 林志伟.基于综合利用建筑垃圾再生骨料混凝土的研究[D].昆明:昆明理工大学,2007.
[2] 杜 婷,李惠强,等.再生骨料混凝土的抗氯离子渗透性试验研究[J].武汉理工大学学报,2006.
[3] 潘智生,寇世聪.建筑废物可持续循环利用的新技术[J].武汉理工大学学报,2007.
[4] 黄世谋,何廷树,李国新.建筑废料的再生利用研究[J].混凝土,2006,(5). 来源: 《建筑中文网》.
本文中再生骨料混凝土水灰比为0·4,水用量160kg/m3,水泥用量360kg/m3,天然细骨料839kg/m3,再生粗骨料1028kg/m3。配制用来浸泡再生粗骨料的“水泥、粉煤灰”浆液时,使用与配制再生混凝土完全相同的水泥及水灰比,粉煤灰的掺入量分别定为配制再生骨料混凝土所用水泥量的10%,20%,30%,40%,50%(表1),采用人工拌和,自然养护。测试抗压强度试件尺寸为150mm×150mm×150mm。（参考《建筑中文网》）
机械强化将粒径为5~20mm之间的再生粗骨料放入滚筒中滚动5min,让再生粗骨料颗粒之间相互撞击、摩擦,去除掉骨料表面粘附的砂浆以及骨料自身已经产生裂纹松动但尚未脱落的部分。
“水泥、粉煤灰”浆液强化再生骨料将粉煤灰与水泥混和搅拌均匀,再加入拌合水,搅拌成均匀的浆体之后,再放入再生骨料,浸泡、晾干。试验的具体操作步骤如图1所示。
2 试验结果
2.1 和易性和强度
由表1中的数据可知,随着“水泥、粉煤灰”浆液中粉煤灰掺量的增加,再生骨料混凝土拌合物的和易性不断的提升。在“水泥、粉煤灰”浆液中,粉煤灰的掺量取配制再生骨料混凝土水泥用量的30%为佳,掺量过多或过少,都会影响到再生骨料混凝土的强度。
2.2 吸水率、表观密度、压碎指标
表2将未经强化的再生骨料与天然骨料相比,其吸水性提高了94·4%,表观密度下降了10%,压碎指标提高了45·7%,物理性能有了很大的下降。
2.3 抗氯离子渗透性
混凝土的抗渗性是指混凝土抵抗外部介质入侵的能力。对于钢筋混凝上来说,抗渗性能尤为重要,因为如果混凝土的抗渗能力差,外界氯离子很容易通过混凝土的宏观、微观缺陷侵入到混凝土中,在钢筋表面附近累积,使钢筋周围的混凝土pH值下降,加速钢筋的锈蚀,对周围的混凝土生成膨胀压力,引起混凝土的破坏。因此,抗渗性能的好坏,是评价混凝土耐久性的重要指标之一。
由表3可知,未经过强化的再生骨料混凝土28d氯离子渗透性与基准混凝土相比,上升了大约85%;当再生骨料经过强化之后,再生骨料混凝土的28d氯离子渗透性都有了明显的下降。
3 原因分析
3.1 影响和易性和强度的原因
粉煤灰由大小不等的球状颗粒的玻璃体组成,表面比较光滑,需要较少的湿润水。部分颗粒较小的粉煤灰可以进入骨料孔隙以及水泥颗粒之间,起到填充作用,取代了部分间隙水,这样,就使更多的水参与到改善混凝土拌合物的和易性中来。同时,粉煤灰的掺入也可有效地分散水泥颗粒,避免水泥聚集成团,可以释放更多的浆体来润滑骨料,改善拌合物的和易性。粉煤灰的球状颗粒还可以在较大的水泥颗粒之间起到一定的滚珠轴承作用,减小了水泥颗粒之间的摩擦力,改善了拌合物的和易性。
粉煤灰本身对于混凝土具有强化作用,可以提高混凝土的强度。但是,过量粉煤灰的加入,则有可能改变混凝土细骨料的级配,影响混凝土的强度。另外,过量粉煤灰的加入也可能使粉煤灰的球状颗粒在混凝土骨架材料受力过程中,起到一种润滑作用,影响混凝土的强度。
3.2 影响吸水率、表观密度、压碎指标的原因
这是因为再生粗骨料表面粘附有大量孔隙率较大的水泥砂浆,引起再生粗骨料吸水性的升高和表观密度的降低。另外,再生粗骨料在破碎过程中形成了大量的微裂纹,严重影响了再生粗骨料的强度,造成了再生粗骨料压碎指标的提高。随着龄期的延长,经“水泥、粉煤灰”浆液处理过的再生混凝土强度提升的幅度越来越明显。
3.3 影响抗氯离子渗透性的原因
氯离子的渗透一般是沿着骨料与水泥浆界面间的孔隙和由于混凝土沁水所形成的毛细孔以及混凝土内部的气泡孔隙等通道进行的。再生骨料本身就存在一些破碎时没有脱落的砂浆,所以,再生混凝土本身存在的骨料—砂浆界面结合区域要多于基准混凝土。混凝土的骨料—砂浆结合区域聚集着大量的在骨料周围定向分布氢氧化钙晶体,界面结合处存在的孔隙比较多。另外,由于再生骨料孔隙率高,水泥在界面处水化生成的水化硅酸钙胶体容易向再生骨料内部的孔隙中渗透在界面结合区域形成新的孔隙,严重降低了混凝土的抗氯离子渗透性能。
机械强化部分去除了再生粗骨料表面的砂浆,减少了再生骨料混凝土内部的骨料—砂浆结合面的数量,同时,也降低了再生粗骨料的孔隙率,提升了混凝土的抗氯离子渗透性能。
粉煤灰可以和氢氧化钙发生反应,使得骨料—砂浆结合处的氢氧化钙数量大大减小,甚至可以完全消耗掉界面处存在的氢氧化钙,取而代之的是其化学发应的生成物———水化硅酸钙胶体。这些不断生成的水化硅酸钙胶体不但可以使界面处的孔结构细化,同时,还可以阻断混凝土基体里面可能形成的渗透孔道,从整体上降低了再生混凝土的孔隙率,提高了其抗氯离子渗透能力。
4 结 论
综合以上数据和分析,经过强化后的再生骨料混凝土和易性、力学性能抗氯离子渗透性都有了明显的提升。在“水泥、粉煤灰”浆液强化试验中,粉煤灰的掺量定为配制再生骨料混凝土所用水泥量的30%。经过强化后的再生粗骨料与未经强化前相比,其各方面性能都有了明显地改善,原因如下:粉煤灰颗粒可以进入再生粗骨料表面的孔隙中,降低了再生粗骨料的孔隙率,从而降低了再生粗骨料的吸水率,提高了再生粗骨料的表观密度。另外,粉煤灰成分里面含有大量的二氧化硅和三氧化二铝,可以和再生粗骨料表面以及水泥水化反应里面生成的氢氧化钙发生反应,生成水化硅酸钙胶体,进一步填充了再生粗骨料表面的孔隙,并修补了再生粗骨料表面存在的微裂纹,提升了再生粗骨料的强度。
与基准混凝土相比,经过强化后的再生混凝土具有高抗压强度、低弹性模量的特性,这有助于提高混凝土的极限拉伸变形能力,提高混凝土的抗裂性能,用建筑垃圾制备再生骨料混凝土,在技术上是可行的。
参考文献:
[1] 林志伟.基于综合利用建筑垃圾再生骨料混凝土的研究[D].昆明:昆明理工大学,2007.
[2] 杜 婷,李惠强,等.再生骨料混凝土的抗氯离子渗透性试验研究[J].武汉理工大学学报,2006.
[3] 潘智生,寇世聪.建筑废物可持续循环利用的新技术[J].武汉理工大学学报,2007.
[4] 黄世谋,何廷树,李国新.建筑废料的再生利用研究[J].混凝土,2006,(5). 来源: 《建筑中文网》.
原文网址：http://www.pipcn.com/research/201011/14521.htm
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