再生骨料混凝土的強(qiáng)度和耐久性(12.4.20)

1、再生骨料混凝土的強(qiáng)度和耐久性摘 要：與常規(guī)骨料混凝土相比，再生骨料混凝土因骨料的結(jié)合狀況而導(dǎo)致了其自身強(qiáng)度的降低。添加適量粉煤灰的再生骨料混凝土在整體性能有了實(shí)質(zhì)提高。最后將常規(guī)混凝土（不含粉煤灰）和再生骨料混凝土（含10%粉煤灰）的耐久性能進(jìn)行了對(duì)比研究。評(píng)估耐久性考慮的參數(shù)有：干縮力，吸水率，透水性，抗酸性及抗硫酸鹽侵蝕性。結(jié)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，并且也為再生骨料代替常規(guī)骨料的可行性提供了有力支撐。關(guān)鍵詞：再生骨料混凝土，粉煤灰，透水性，抗酸性，耐久性Strength and Durability of Recycled Aggregate Concr

2、eteAbstract: The incorporation of recycled concrete aggregate generally decreases the strength of recycled aggregate concrete ( RAC as compared to that of similar conventional aggregate concrete. With the optimum addition of fly ash replacing cement (10% for the present mixture in the study, the ove

3、rall behaviour of RAC can be improved substantially. Finally, a comparison on durability properties of conventional and recycled aggregate concrete without / with 10% fly ash addition has been made. The parameters considered to evaluate durability are drying shrinking strain, water absorption, water

4、 permeability, acid resistance and sulphate resistance.The results show that the 10% addition of fly ash also improves the durability of RAC and provide a strong support for the feasibility of using recycled aggregate instead of conventional aggregate.Key words: recycled aggregate concrete, fly ash,

5、 water permeability, acid, durability resistance1 引言使用回收的混凝土廢棄物作為骨料（主要作為粗骨料）來(lái)生產(chǎn)新的混凝土，不僅節(jié)省了丟棄處理成本，而且保存了自然資源，在一定程度上也帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益。為了解再生骨料混凝土的性能，很多文獻(xiàn)123對(duì)使用回收骨料的再生混凝土進(jìn)行了研究。但是這些研究大多集中在成品混凝土的力學(xué)性能上。在相同配合比構(gòu)成時(shí)，再生骨料混凝土的力學(xué)性能要低于天然骨料混凝土。在再生骨料混凝土里適量添加粉煤灰可有效提高其力學(xué)性能。測(cè)試結(jié)果顯示，使用混凝土廢棄物做粗骨料的再生骨料混凝土在技術(shù)上是可行的，且添加適量粉煤灰后，其強(qiáng)度具有工程適用性

6、。然而再生骨料混凝土的耐久性能如何仍是個(gè)疑問(wèn)，只有該問(wèn)題得到恰當(dāng)解決，此類(lèi)混凝土才可能大規(guī)模應(yīng)用于工程。同時(shí)，關(guān)于再生骨料混凝土的耐久性能方面已經(jīng)有了一定的研究。本文將該類(lèi)混凝土與天然混凝土的耐久性能進(jìn)行對(duì)比研究，同時(shí)分析了添加粉煤灰對(duì)再生骨料混凝土整體性能的提高的有效性。本研究?jī)H限于使用在實(shí)驗(yàn)室混凝土廢棄物中回收的粗骨料（直徑不小于4.75mm）。2 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目2.1 材料所有的混凝土構(gòu)件中都使用普通水泥。采用的細(xì)骨料是精細(xì)度指數(shù)為3.37的土。天然骨料混凝土中采用傳統(tǒng)的粗骨料?；厥展橇蟻?lái)自于人造舊混凝土塊，尺寸為：150mm×150mm×150mm，這些混凝土塊的平均抗壓

7、強(qiáng)度為23.35Mp，強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)偏差為4.58Mp。人工壓碎的粗骨料被依據(jù)尺寸篩分為兩組，第I組為通過(guò)40mm的篩子，并收集在20mm的篩中；第二組通過(guò)20mm的篩子，并收集在4.75mm的篩中。最后，把它們按照比例重新混合從而得到普通級(jí)別的天然骨料。表1分別給出了天然以及回收粗骨料的物理和力學(xué)性能。對(duì)比數(shù)據(jù)表明，回收粗骨料與天然的粗骨料的物理力學(xué)性能在除了壓碎值和壓實(shí)度相差較大外，其他指標(biāo)比較接近。表1：回收粗骨料與天然粗骨料的物理力學(xué)性能材料特性回收粗骨料天然粗骨料孔隙體積密度（t/m3）壓實(shí)體積密度（t/m3）孔隙比壓實(shí)空隙比比重(SSD表觀比重濕度(%吸水度(%壓實(shí)度(%壓碎度(%2.2

8、 配合比表2給出了傳統(tǒng)和再生骨料混凝土配合比例。所有混合物中的稱(chēng)重水灰比均為0.4。表2 配合比 (單位：kg/m3混合物名稱(chēng)水泥沙粗骨料細(xì)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II288721188576對(duì)幾種混凝土制作了一下幾種試件：（a）對(duì)18塊150mm的試塊分別進(jìn)行7天、28天、56天的抗壓試驗(yàn)；（b）對(duì)3塊150mm的試塊進(jìn)行吸水性實(shí)驗(yàn)；（c）用3塊試件來(lái)確定在壓力下的滲水深度；（d）用3塊100×100×500mm的棱柱試塊來(lái)確定28天

9、后的活性指數(shù)；（e）用2塊100×100×500mm試塊來(lái)進(jìn)行烘干收縮測(cè)試；（f）用6塊100×100×500mm試塊進(jìn)行硫酸鹽和酸性環(huán)境下的耐久性試驗(yàn)。此外，還有18塊150mm的立方塊試件和3塊100×100×500mm的棱柱塊用來(lái)進(jìn)行抗壓試驗(yàn)和活性指數(shù)試驗(yàn)。除了進(jìn)行烘干實(shí)驗(yàn)用試塊之外，其他所有試塊均在24小時(shí)后拆模并經(jīng)過(guò)28天養(yǎng)護(hù)。進(jìn)行烘干壓縮試驗(yàn)的試塊在3天養(yǎng)護(hù)之后就要置于人工控制室中，在30±2以及70±5%的濕度中養(yǎng)護(hù)。對(duì)于收縮應(yīng)變，依照齡期將試塊放在200mm長(zhǎng)的力學(xué)應(yīng)變儀兩側(cè)中心進(jìn)行測(cè)量。3 結(jié)果與

10、討論表3顯示了普通混凝土和再生骨料混凝土混合物的力學(xué)性質(zhì)，確定了抗壓和抗拉的基本性質(zhì)。（NAC：天然骨料混凝土，RAC：再生骨料混凝土，配合比見(jiàn)表2）表3 力學(xué)性質(zhì)的概述項(xiàng)目抗壓強(qiáng)度Mpa28天彈性模量Mpa7天28天56天NACRACNACIRACIRACII相對(duì)普通骨料混凝土，再生骨料混凝土在7天齡期、28天齡期、56天齡期這三階段，通常表現(xiàn)出較低的抗壓強(qiáng)度。比起普通混凝土，再生骨料混凝土的綜合性能平均減小15%。在28天齡期的時(shí)候，再生骨料混凝土的彈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間的連接強(qiáng)度相對(duì)偏小。表3結(jié)果表明，添加10%的粉煤灰有利于提高RAC各階段的

11、抗壓強(qiáng)度，提高強(qiáng)度約15%左右，用10%的粉煤灰替代部分水泥在NAC中也會(huì)產(chǎn)生同樣的效果；7天抗壓強(qiáng)度的改變RACI相對(duì)NAC要大。因此，推薦用10%的粉煤灰加在RAC和NAC中。收縮再生骨料混凝土（有10%粉煤灰）和傳統(tǒng)混凝土（無(wú)粉煤灰）隨時(shí)間收縮的典型變化見(jiàn)圖1。圖中曲線(xiàn)表明，RAC收縮相對(duì)較大，而NAC的收縮較低，主要是由于再生骨料的孔隙比相對(duì)較大，引起水泥的較大收縮引起的，附著在骨料表面的水泥沒(méi)有完全風(fēng)干導(dǎo)致很大的收縮。圖1 不同混凝土的收縮應(yīng)變圖透氣性和吸水性首先，用砂紙來(lái)摩擦標(biāo)本除去粘在上面的油漬。先在48小時(shí)之內(nèi)施加0.1Mpa的水壓力，然后每隔24小時(shí)變換施加0.3Mpa的水壓

12、力和0.7Mpa的水壓力。做完這些以后，從放置在試驗(yàn)機(jī)壓縮下的立方體標(biāo)本頂部和底部表面的兩個(gè)受壓圓形薄鐵片處垂直分割試樣。從分裂的表面開(kāi)始測(cè)量其最大穿透深度（mm）。圖2給出了是四種混合料穿透深度的平均值，圖中清楚地表明，再生骨料混凝土的滲透性大于天然骨料混凝土（NAC）。然而，加入粉煤灰能顯著改善再生骨料混凝土和天然骨料混凝土（NAC）的滲透性能。圖3給出了各種混合料吸水性能指標(biāo)，結(jié)果表明加入粉煤灰能顯著改善再生骨料混凝土和天然骨料混凝土（NAC）的吸水性能。圖2 不同混合料的穿透深度圖3 不同混合料的吸水率為了評(píng)價(jià)所有混凝土受到硫酸鹽和酸侵蝕后的影響程度，我們將養(yǎng)護(hù)28天的標(biāo)準(zhǔn)棱柱體試樣浸

13、入測(cè)試液（水中含有7.5MgSO4、7.5 NaSO4和pH值= 2 的H2SO4）中。圖4、圖5顯示了各種混合物依上述方法處理過(guò)程后，不同階段下重量損失率。這表明置放在硫酸鹽和酸性的再生骨料混凝土的耐久性?xún)H僅比有著高孔隙度和滲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這種情況下就表現(xiàn)出良好的耐久性。圖4 不同混合料在H2SO4溶液中的失重百分比圖5 不同混合料在硫酸鹽溶液中的失重百分比(1 再生骨料混凝土的強(qiáng)度比與其具有相似配合比的天然骨料混凝土的強(qiáng)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強(qiáng)度方面的性能得到提高。(3 10%的粉煤灰的添加量能夠提高再生骨料混凝土的整體強(qiáng)度。