矿物掺和料对再生混凝土抗氯离子渗透性能的影响研究.pdf
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1、第 3 9卷 , 第 5期 2 0 1 4年 1 0月 公 路 工 程 Hi g h wa y En g i n e e r i n g Vo 1 3 9,No 5 Oc t ,2 0 1 4 矿物掺和料对再生混凝土抗氯离子渗透性能 的影响研究 罗伯光 ,覃荷瑛 ( 1 广 西岩 土力学与工程重点实验室 桂林理工大学 , 广西 桂林5 4 1 0 0 4 ; 2 桂林 理工大学 土木与建筑工 程学 院 , 广 西 桂林5 4 1 0 0 4 ) 摘要 】试 验设 计制 作了几组掺有不 同矿物掺和料 、 不 同配合 比的再 生混凝土试块 , 利 用加 速氯离子渗 透性 试验对试块进行 了抗氯离子
2、渗透性能的测定 , 以考察 常用矿 物掺 和料对再 生混 凝土 抗氯离 子渗透 性能 的影响 规 律。试验结果表明 , 掺有 8 硅灰 的再 生混凝 土试 块 , 其 氯离 子渗 透系数 减少 1 2 2 5 3 4 ; 掺有 2 5 的粉 煤 灰, 再生混凝土试块氯离子渗透系数减少7 8 一 5 0 1 ; 掺有 2 5 矿渣微粉的再生混凝土试块, 其氯离子渗透系 数减少 7 1 一 4 3 9 ; 可见 3种 矿物 掺和料一粉煤灰 、 矿渣微粉以及硅灰对再生混凝土的抗氯离子渗透性能均有 一 定的提高 , 其 中以硅粉的效果最好 , 粉煤灰次之 , 矿渣微粉较差 。 关键词 】矿物掺 和料
3、; 再 生混凝土 ; 抗氯离子渗透性能 ; 加速氯离子 渗透性试验 【 中图分类号 T U 5 2 8 文献标识码 A 文章编号 1 6 7 4 0 6 1 0 ( 2 0 1 4 ) O 5 0 l 1 4 0 5 I n flu e n c e o f M i n e r a l Ad mi x t u r e o n An t i c h l o r i d e I o n Pe r me a b i l i t y o f Re c y c l e d Ag g r e g a t e Co n c r e t e L UO B o g u a n g , QI N He y i n
4、g ( 1 Gu a n g x i K e y L a b o r a t o r y o f Ge o me c h a n i c s a n d G e o t e c h n i c a l E n g i n e e r i n g Gu i l i n Un i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y,Gu a ng x i ,Gui l i n 5 4 1 0 0 4,Ch i n a; 2De p a r t me n t o f Ci v i l Eng i n e e r i n g Gu i l i n Un i v e r s i
5、t y o f Te e h n o l o g y , G u a n g x i , G u i l i n 5 4 1 0 0 4, C h i n a ) Ab s t r a c t S o m e r e c y c l e d c o n c r e t e s p e c i me n s w i t h d i f f e r e n t w a t e r t o b i n d e r r a t i o a r e a n a l y z e d b y e x pe r i me nt s i n o r de r t o s t u d y o n t h e i
6、n f l u e n c e o f t h e mi n e r a l a d mi x t ur e o n a n t i c hl o r i d e i o n p e r me a bi l i t y o f r e c y c l e d a g g r e g a t e c o n c r e t e b y a c c e l e r a t e d c h l o r i de mi g r a t i o n t e s t T he r e s u l t s s h o w t h a t t h e d i f f u s i o n c o e f f i
7、 c i e n t o f c h l o r i d e i o n o f r e c y c l e d c o n c r e t e wi t h 8 s i l i c a f u me h a s l o we r l 2 25 3 4t h a n t h a t o f t h e m n o t wi t h t h e mi ne r a l a d mi x t u r e wi t h 2 5fly a s h h a s l o we r 7 85 0 1 a n d wi t h 2 5s l a g ha s l o we r 7 1 4 3 9 W e c
8、a n s e e t h a t t h r e e ki n ds o f mi ne r a l a d mi x t u r e s c a n a l l e n h a n c e a n t i c h l o r i d e i o n pe r me a b i l i t y o f r e c y c l e d a g g r e g a t e c o n c r e t e, s i l i c a f u me ha s t h e be s t e f f e c t , s l a g i s i n t h e s e c o nd p l a c e a
9、n d fly a s h i S i n t h e t h i r d p l a c e Ke y w o r d s mi n e r a l a d m i x t u r e ;r e c y c l e d c o n c r e t e ;a n t i - c h l o r i d e i o n p e r m e a b i l i t y ;a c c e l e r a t e d c h l o r i d e mi g r a t i o n t e s t 0 引言 混凝土是一种多组分的人造石材, 普通混凝土 由天然 砂 、 石 以及 水泥 和水组 成 , 而
10、再 生混凝 土利 用 经过处理后的废弃混凝土块作 为粗、 细骨料。废弃 混凝土块是一种宝贵 的可循环利用资源, 利用其生 产再生混凝土, 不仅可节省天然骨料资源 一 砂 、 石过 度开采 , 降低工程建设成本, 而且能解决建筑垃圾堆 放、 处理问题 , 是发展绿色混凝 土的有效途径之一 , 越来 越受 到 国 内外 人们 的 重视 。与天 然 砂 石 相 【 收稿 日期】2 0 1 4 0 3 1 9 基金项 目】广西 自然科学基金项 目( 2 0 1 3 G X N S F A A 0 1 9 2 9 9) ; 广西岩土力学 与工程重点实 验室资助课题 ( N o 1 1一C X一0 4)
11、; 桂 林理工 大 学人才基金( 0 0 2 4 0 1 0 0 3 3 9 1 ) 作者简介 罗伯光( 1 9 7 5 一) , 男 , 广西合浦人 , 工程 师, 主要研究方向为混凝 土结构 计算机仿 真分析 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 5期 罗伯光 , 等 : 矿物掺和料对再生混凝土抗氯 离子渗透性能的影 响研究 1 1 5 比 , 作为再生混凝土 中骨料的废弃混凝土块具有大 孔隙率、 低密度、 高压碎指标值 、 高吸水率等特点 ; 因 其在破碎、 生产过程中, 表面和内部已产生了较多的 裂纹 ; 再生骨料与水泥石之间的界面缺陷等等, 往往 使
12、再生混凝 土与普通混凝 土性质存在着较 大的差 异 , 大多数 的研究结果表明 , 再生混凝土较普通混凝 土强度低、 弹性模量小、 耐久性差 9 。再生混凝土 耐久性能之一抗氯离子渗透性较 差, 这将这将阻碍 着再生混凝土在沿海、 除冰盐 、 盐碱地等环境 的使 用。以往的研究表明 , 利用掺矿物掺合料 的形态效 应 、 填充效应、 火山灰效应 , 将其掺入到再生混凝土 中去 , 可提 高其 密实 度, 改善 混凝 土的性 能 “ 。 本试验研究利用工程常用到 3种矿物掺和料一粉煤 灰、 矿渣微粉、 硅灰 , 等量替代水泥加入再 生混凝土 中 , 以探讨矿物掺合 料对再生混凝土的抗氯离子渗 透
13、性能的影响。 1原材料及试验方案 1 1原材 料 粗骨料。普通混凝土试块 的粗骨料为天然 碎石 ; 再生 混凝 土试 块 中 的粗 骨 料 采 用 实验 室 中 已 废弃的钢筋混凝土梁和柱 , 经过破碎后得到的混凝 土碎块, 并将混凝土碎块进行人工清洗和筛分分级 , 级 配 良好 。天 然和 再生 粗骨 料 的基本 性能 见表 I 。 表 1 粗 骨料 的基本性能 Ta b l e 1 Th e ba s i c p r o p e r t i e s o f c oa r s e a g g r e g a t e 细骨料采用天然河砂 , 细度模数 2 8 0 , 级 配 良 好 。 水泥。
14、PO 4 2 5硅酸 盐水 泥, 桂林 独 秀 牌。3 d , 2 8 d的抗折强度 和抗压强度分别 为 4 5 、 8 0 、1 9 5 、 4 5 5 MP a , 标准 稠度用水 量 2 6 5 , 比 表 面积 3 1 2 m k g 。 矿物掺和料 。桂林永福电厂生产的粉煤灰 , 比表面积 5 1 6 m 。 k g , 密度 2 5 3 g c m ; 柳州 台泥新 型建材有限公司生产 的矿渣微粉 , $ 9 5级 , 密度 2 8 8 g c m , 比表 面 积 3 9 5 m k g ; 武 汉 新 必 达 微 硅 灰 有 限公 司 生 产 的 硅 粉 , N R 9 4 0
15、 , 密度 为 2 2 6 g c m , 比 表 面 积 1 9 5 0 0 m k g 。 1 2试验 方案 1 2 1 混凝 土配 合 比设计 试验完成再生粗骨料取代率分别为 0 、 2 5 、 5 0 、 7 5 、 1 0 0 等 5个系列混凝 土的抗氯离子渗 透性试验, 混凝土配合 比见表 2, 表中混凝土胶凝材 料 为水 泥 , 用 量 为 4 0 0 k g m , 除 附 加 用 水 外 , 用 水 量为 l 8 0 k g m 。为考虑不同矿物掺和料对 再生混 凝土强度的影 响, 在再 生粗骨料替代率为 1 0 0 基 础上 , 采用的水胶 比分 别为 0 3 5 、 0
16、4 0 、 0 4 5 、 0 5 0 、 0 5 5 、 0 6 0 , 采取以下几种胶凝材料体系 : 不掺矿 物掺和料 ; 2 5 矿渣微粉等量取代水泥;2 5 的粉煤灰等量取代水泥;8 硅灰等量取代水泥。 混凝土配合 比见 表 3 。考虑到再 生粗骨料 表面粗 糙 , 吸水率大 , 进行再生混凝土配合 比设计时, 额外 增加了用水 , 用量为再生粗骨料达到饱 和面干状态 所需用水量。表 3中 , 用水量为 1 8 0 k g m ; 附加用 水量为 3 1 1 k g m ; 粗骨料均为再生粗骨料 , 用 量 1 1 5 0 k g m 。 1 2 2试验 方法 抗氯离子渗透性试验采用加
17、速氯离子渗透性试 验方法, 其原理是 : 在试件两端的溶液中利用电场作 用加快氯离子在试件中的渗透速度。试验采用的试 件规格 为直径 1 0 0 m m, 厚度 为 5 0 m m 的圆柱 体。 由于再生 粗骨 料表 面粗 糙 、 孔 隙 多 , 并 带有较 多 的棱 角 , 试验在搅拌混凝 土时采用矿物掺和料裹骨料的 方式 , 具体流程 :将细骨料和再生粗骨料混和 , 搅 拌 2 3 mi n ; 加入附加用水量 , 搅拌 2 3 mi n , 让 再生粗骨料吸水达饱和状态 ; 加上矿物掺和料搅 拌 , 使矿物掺和料与粗细骨料充分均匀混合 ;最 后加上全部的水泥 以及剩余的水 。采用此搅拌方
18、式 使矿物掺和料均匀地裹上在骨料表面, 以改善骨料 的表面状态 , 同时使混凝 土在水化过程 中矿物掺和 料 较好 的吸 收界 面 区的 C a ( O H) , , 形成 水 化硅 酸 钙 凝胶 。试件制作后按标准 的养护条件养 护至 2 8 d 龄期后 , 切成厚为 5 0 m m x 1 0 0 1 i n的圆柱体试件 , 而 后在 真空 饱水 机 中 对试 件 进 行 饱 水 , 将 饱 水后 的 试件固定在两溶液池之间, 两溶液池分别盛有浓度 为 0 3 m o l L N a O H 溶 液 和 3 0 N a C I 溶液 。 为 加 速氯离子在试件 中的渗透速度, 对两溶液池进
19、行 2 4 V的外加直流电场作用 , 持续时间为 9 h 。为记录整 过 通 电过程 中 的总 电 通 量 , 试 验 过 程 中每 1 m i n记 录一次电流。总通电量可通过 电流 一时问函数曲线 计算得出。试件氯离子渗透深度的测定采用硝酸银 溶液 显色 法 。然后 利 用 N e r n s t - P l a n k方 程获 得 试 件 中氯离子在渗透系数 , 如式( 1 ) 所示。 D= 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 1 6 公路工程 3 9卷 式中: D: 混凝土渗透系数 ; z: 氯离子电价 ; F: 法拉第 常数 , 其值为 9 6 4 8
20、1 0 C to o l ; E: 电场强度 , E: ( ; u: 外加电压 ; : 试件长度; R: 气体常数 , 其 值 为 8 3 1 4 J ( m o l k ) ; : 绝对温度; d : 氯离子渗 透深度 ; O t : 辅助变量 , 由式( 2 ) 计算求得 , 即: Ot = 2 rf - ( 一 ) 式 中: C d : 自由氯离子浓度值 , 一般取试件颜色变化 处的值 0 0 7 m o l L ; C 。 : 溶液的自由氯离子浓度值。 表 2再生粗骨料替代率不 同的混凝土 配合 比及试验结果 Ta bl e 2 Mi x d e s i g n a n d t h e
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- 矿物 掺和 再生 混凝土 氯离子 渗透 性能 影响 研究
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