再生砂對(duì)超高性能混凝土性能的影響

再生砂對(duì)超高性能混凝土性能的影響2020-xx-xx-目錄目錄研究背景實(shí)驗(yàn)方法結(jié)果與討論再生砂對(duì)超高性能混凝土性能的影響研究背景為解決建材行業(yè)的綠色低碳發(fā)展與天然砂石資源短缺且價(jià)格逐年攀升之間的沖突和矛盾，貫徹新發(fā)展理念，保證骨料的可持續(xù)、低成本供給，將建筑廢棄物資源化再利用迫在眉睫、意義重大但建筑廢棄物自身的來源和組成復(fù)雜，存在大量難以再生利用的組分，為有效利用建筑廢棄物，將其經(jīng)過回收、破碎、篩分等工藝得到再生性砂石替代品，即再生骨料超高性能混凝土是一種具有高強(qiáng)力學(xué)性能、高工作性能和超強(qiáng)耐久性能的新型水泥基材料，區(qū)別于普通混凝土，其水膠比較低、膠凝材料占比較高、較少采用粗骨料，具有優(yōu)異的力學(xué)性能與耐久性能，但存在自收縮大、體積穩(wěn)定性較差的缺點(diǎn)，與再生骨料在混凝土中應(yīng)用的優(yōu)缺點(diǎn)可以起到互補(bǔ)的效果同時(shí)再生骨料的再利用既可實(shí)現(xiàn)固廢資源化利用，又能減少UHPC成本造價(jià)再生砂對(duì)超高性能混凝土性能的影響實(shí)驗(yàn)方法1.1原材料所用的膠凝材料包括P·Ⅱ52.5水泥、S105級(jí)礦粉、硅灰。細(xì)骨料為石英砂和再生砂。XRF測得的膠凝材料和再生砂(recycledfineaggregate，RFA)化學(xué)組成結(jié)果如表1所示。表1膠凝材料和再生砂化學(xué)組成再生砂對(duì)超高性能混凝土性能的影響本實(shí)驗(yàn)外加劑為一種固含量為30%的高效聚羧酸系減水劑。再生砂為北京某環(huán)?？萍加邢薰咎峁┑拇u混骨料，其中磚占比60%～70%，混凝土占比30%～40%，經(jīng)過篩分后選取兩種粒徑范圍(0.3～0.6mm，0.6～1.18mm)的磚混細(xì)骨料作為后續(xù)實(shí)驗(yàn)用砂。再生砂各項(xiàng)物理性能制備如表2所示再生砂對(duì)超高性能混凝土性能的影響與石英砂中SiO2為主(>90%)不同，再生砂中除了硅相組分外，鋁相和鈣相占比也較高，組成更為復(fù)雜再生砂相較于石英砂密度更低，石英砂表觀密度通常為2.65kg/m3，而再生砂表觀密度僅為2.30kg/m3再生砂壓碎指標(biāo)值為23.65%和30.20%，參照《建設(shè)用砂》(GB/T14684—2011)，僅能滿足Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)再生砂需水量大，飽和面干吸水率遠(yuǎn)高于石英砂等天然骨料石英砂顆粒形貌規(guī)整，顆粒形狀單一且類球型，能很好起到"滾珠"潤滑作用而再生砂作為建筑垃圾資源化的產(chǎn)物，其表面多褶皺，且吸附有大量微粉，內(nèi)部多孔且存在微裂紋，從而導(dǎo)致了其物理性能低下再生砂對(duì)超高性能混凝土性能的影響1.2配合比設(shè)計(jì)方法根據(jù)激光粒度儀所測得的膠凝材料和細(xì)骨料累積粒徑分布曲線，調(diào)整各組分比例，使實(shí)際物料曲線在目標(biāo)曲線附近波動(dòng)，具有較好的相關(guān)性與擬合效果，此時(shí)可以認(rèn)為基體處于最緊密堆積狀態(tài)[16]。以飽和面干狀態(tài)的再生砂取代不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)(10%、20%和30%)石英砂設(shè)計(jì)的UHPC配合比如表3所示，此處再生砂為兩種粒徑復(fù)配而成，SP指減水劑。顆粒堆積曲線如圖2所示石英砂與再生砂的曲線吻合度良好，干顆粒實(shí)際堆積曲線與模型理想曲線吻合度較好。因此基于該模型，我們認(rèn)為再生砂可取代石英砂應(yīng)用于UHPC體系中，且并不破壞顆粒的連續(xù)級(jí)配，UHPC基體仍處于緊密堆積狀態(tài)1.3制備工藝與養(yǎng)護(hù)方式再生砂對(duì)超高性能混凝土性能的影響本實(shí)驗(yàn)所用再生砂均經(jīng)過飽和面干處理，即先將干燥砂預(yù)濕24h，達(dá)到過飽和狀態(tài)后，采取濾水、吹拂等操作使顆粒處于表面干燥、內(nèi)部含水的狀態(tài)，此法既可以解決再生砂吸水率高的難題，又不會(huì)大幅改變漿體水膠比，內(nèi)部水分可在后續(xù)水化進(jìn)程中逐漸釋放，形成一種"飽水-釋水"效應(yīng)為了使粉體尤其是硅灰充分分散，采用梯度攪拌的方法。具體操作步驟如下：1)將硅灰與石英砂進(jìn)行一次干混，攪拌時(shí)間為2min；2)加入水泥、礦粉與再生砂進(jìn)行二次干混，攪拌時(shí)間為2min；3)將拌合水和外加劑攪拌均勻后分批加入粉體中，慢攪2min，然后快攪2min將UHPC漿體倒入模具中澆鑄成型，成型過程中注意插搗試塊邊緣，成型完畢后刮去試塊表面多余漿體、保證平整，模具表面注意用保鮮膜覆蓋防止水分散失再生砂對(duì)超高性能混凝土性能的影響采用標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)方式，試件制備完畢靜置1d后拆模并進(jìn)行編號(hào)，隨即放入溫度(20±2)℃，相對(duì)濕度95%以上的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室中進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，待指定齡期取出1.4測試方法1.4.1流動(dòng)度參照《水泥膠砂流動(dòng)度測定方法》(GB/T2419—2005)，采用上口內(nèi)徑(70±0.5)mm、下口內(nèi)徑(100±0.5)mm、高度為(60±0.5)mm的錐形模具測試UHPC漿體流動(dòng)度。漿體倒入模具后不施加振動(dòng)和插搗，提起后漿體在自重條件下流動(dòng)30s，測量漿體兩垂直方向的直徑，得到漿體的流動(dòng)度值1.4.2抗壓、抗折強(qiáng)度根據(jù)《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法(ISO法)》(GB/T17671—1999)對(duì)UHPC試件的抗壓、抗折強(qiáng)度進(jìn)行測定再生砂對(duì)超高性能混凝土性能的影響1測試儀器為TYE-3000型壓力試驗(yàn)機(jī)，試塊尺寸為40mm×40mm×160mm，抗折實(shí)驗(yàn)壓力加載速率為50N/s，抗壓實(shí)驗(yàn)壓力加載速率為2.4kN/s21.4.3自收縮本試驗(yàn)中UHPC在水化硬化過程中的收縮變形所用收縮測定儀為德國SchleibingerGer?te儀器，UHPC拌和成漿后，將新拌漿體澆筑于收縮測定儀的待測通道里，待測通道尺寸為60mm×100mm×1000mm，漿體外部以雙層聚苯乙烯薄膜密封，防止與外界接觸3樣品的一端固定，另一端連接到一個(gè)可移動(dòng)擋板上，通過位移傳感器(LVDT，精確度0.5μm)測定擋板的位移情況，數(shù)據(jù)采集器收集數(shù)據(jù)儲(chǔ)存于電腦端，示意圖如圖3所示4測試溫度為(20±2)℃，凝結(jié)時(shí)間為自收縮測試起始時(shí)間再生砂對(duì)超高性能混凝土性能的影響再生砂對(duì)超高性能混凝土性能的影響結(jié)果與討論摻入不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)飽和面干再生砂的UHPC漿體流動(dòng)度如圖4所示再生砂摻量達(dá)10%～30%組的流動(dòng)度分別為基準(zhǔn)組0%的116.3%、113.0%、104.3%再生砂對(duì)超高性能混凝土性能的影響結(jié)果表明，相比摻入自然狀態(tài)下再生砂會(huì)大幅降低漿體流動(dòng)性的缺點(diǎn)[17]，摻入不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的飽和面干狀態(tài)再生砂均能在一定程度上提高UHPC漿體流動(dòng)度，這主要是在UHPC攪拌制備過程中，再生砂中部分水分提前釋放出來，更多的自由水提高了顆粒之間的潤滑程度，提高漿體流動(dòng)度而隨著再生砂的摻量提高，其流動(dòng)度逐漸下降，20%和30%組分別為10%組的