高强再生混凝土干缩特性.pdf
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1、第 3 2卷 第 4期 2 0 1 0年 O 8月 土 木 建 筑 与 环 境 工 程 J o u r n a l o f Ci v i l ,Ar c h i t e c t u r a l& En v i r o n me n t a l En g i n e e r i n g Vo 1 3 2 NO 4 Au g2O 1 O 高强再生混凝土干缩特性 力 ( 武汉大学 水资源与水 电工程科 学 ,赵 伟 国家重点 实验室 , 湖北 武汉 4 3 0 0 7 2 ) 摘 要: 研 究了再生粗细骨料对混凝土干缩性能的影响, 试验结果表明, 再生骨料对混凝土的干缩 影响 显著 , 尤其是再 生
2、 细骨料 。重点研 究 了高强再 生粗 骨料 混凝 土的 干缩 特性 , 通过 高强再 生 混凝 土配合 比优 化设计 , 再 生粗 骨料 混凝 土的 干缩率仅 稍 大于天 然粗 骨料 混凝 土 , 与其基 本 相 当。在 再 生混凝 土 中掺 膨胀 剂具有很 好 的补偿 收缩效 果 , 达 到 高强再 生混凝 土微 千 缩 的 目的。研 究表 明 , 干 燥环境养护对再生混凝土强度的影响明显 大于普通混凝土, 因此, 再生混凝土更需注意保湿养护。 还 从界 面结构 和骨料 特性 分析 了再生 混凝 土的干 缩机理 。 关 键词 :高强混凝 土 ; 干缩 ; 再 生骨料 ; 混凝 土 配合 比
3、; 混凝 土 中图分类 号 : TU 5 2 8 3 1 文献标 志码 : A 文章编 号 : 1 6 7 4 4 7 6 4 ( 2 0 1 0 ) 0 4 0 1 2 5 一 O 6 S h r i nk a g e Fe a t u r e s o f Hi g h s t r e n g t h Re c y c l e d Co n c r e t e zENG Li , zHA0 W o i ( S t a t e Ke y La b o r a t o r y o f W a t e r Re s o u r c e s a n d H y d r o p o we r En g
4、 i n e e r i n g S c i e n c e ,W u h a n Un i v e r s i t y , W u h a n ,Hu b e i 4 3 0 0 7 2 ,P R Ch i n a ) Ab s t r a c t:At f i r s t ,t h e i nf l u e n c e o f r e c y c l e d c o a r s e a nd f i n e a g gr e g a t e o n d r y s h r i n ka g e f e a t u r e s o f c o nc r e t e wa s s t u d
5、i e d I t i s i n d i c a t e d t h a t t h e r e c y c l e d a g gr e g a t e ma k e s s i g ni f i c a n t i mp a c t o n d r y s h r i n k a g e f e a t u r e s o f c o n c r e t e,pa r t i c u l a r l y t he f i n e a g g r e g a t e Thr ou g h t h e op t i mi z a t i o n o f t he mi x o f r e c
6、 y c l e d h i g h s t r e n g t h c o n c r e t e ,t h e d r y s h r i n k a g e r a t e o f c o a r s e a g g r e g a t e c o n c r e t e wa s o n l y s l i g h t l y l a r g e r t h a n t h a t o f t h e n a t u r a l o n e Bu l k i n g a g e n t u s e d i n r e c y c l e d c o n c r e t e c o u
7、l d c o mp e n s a t e t h e s h r i n k a g e e f f e c t i v e l y t o a c h i e v e t h e o b j e c t i v e o f mi c r o s h r i nk a g e At t he s a me t i me, i t i s s h o wI 1 t h a t t h e i mp a c t o f c o ns e r v a t i o n i n d r y e nv i r o n m e n t o r l r e c y c l e d c o n c r e
8、t e s t r e n g t h i s g r e a t e r t h a n t ha t o f o r d i n a r y o n e Thu s,mo r e a t t e n t i o n s ho u l d b e p a i d t o t he mo i s t u r e i n t he c o n s e r v a t i o n o f r e c y c l e d c o n c r e t e I n a dd i t i o n, t h e s hr i nk a g e me c ha ni s m o f r e c y c l e
9、 d c o n c r e t e wa s a na l y z e d f r o m t h e p e r s p e c t i v e s o f i nt e r f a c e s t r u c t u r e a nd a g g r e g a t e f e a t u r e s Ke y wo r ds :h i g h s t r e ng t h c o n c r e t e; dr y s hr i n ka ge; r e c y c l e d a g gr e ga t e; c on c r e t e m i x pr o p or t i on
10、; c o nc r e t e 再 生混凝 土是指 将废弃 混凝 土经 清 洗 、 破 碎 、 筛 分后制 成混凝 土 骨料 , 部 分 或 全部 代 替 天 然 骨 料 配 制 的新混 凝 土l 1 2 。影 响 再 生混 凝 土 干 缩 的 因 素 除 与普通混 凝 土 一 样 主要 是 水 泥 品 种 、 掺 合 料 、 配 合 比、 外加剂及养护条件等外, 还与再生骨料特性密切 相关 。由于再生骨料含有一部分老水泥砂浆 , 其 表 面的孔 隙特征 和吸水 特性 等性质 与 天然骨 料存 在 很大 差异 , 导致 中低 强 度 的再 生 混 凝 土 的 干缩 率 比 普通混 凝土 大
11、的多_ 5 _ 6 】 , 成为 再生 混凝 土 广泛应 用 的 限制 因素之 一 。 目前针对 高强再 生混 凝 土干 缩 的研 究仍很少, 干缩研究大多局限在中低强再生混凝土, 为降低 再生混 凝土 的干缩 率采用 的 主要措 施有 改 善 收稿 日期 : 2 0 0 9 1 2 2 0 作者简介 : 曾力 ( 1 9 6 2 一 ) , 男 , 副教授 , 博士 , 主要从事混凝土 、 水泥及工业废渣等材料研究 , ( E ma i l ) z e n g l wh u 1 6 3 c o r n 。 y r D 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 2 6
12、 土 木 建 筑 与 环 境 工 程 第 3 2 卷 再生骨料 表 面特性 ( 如加 以研 磨 , 减 少再 生 骨料 表 面 的砂浆含量) 或掺矿物掺合料等, 尽管其干缩量有不 同程度减 小 , 但 仍 难 达 到与 天然 骨 料 混 凝 土类 似 的 干缩量 。 由于高 强再生 混凝 土采 用 低水 胶 比 、 水 泥用量大及选用相对坚 固的再生骨料, 其干缩特性 与中低强再生混凝土存在一定差异, 采用掺矿物掺 合 料和外加 剂应成 为 改善高 强再生 混凝 土干 缩 的主 要 手段 1 。因此 , 该 文 通过 再 生 混 凝 土 干缩 特 性 的研究及 配合 比的优 化 , 配 制与
13、天 然 骨料 高强 混 凝 土干缩相 当 的高 强 再 生 混 凝 土 , 打 破 高 强 和 干 缩 2 大技 术 问题 限制 再生混 凝土应 用 的瓶颈 。 1 试 验 1 1 原材 料 1 1 1 水泥及掺合料 采用 4 2 5普通硅酸盐水 泥 , 其 物理性 能 见 表 1 , 水 泥 、 粉 煤 灰 及 硅 粉 的化 学 成分 见表 2 。其 中粉煤 灰 的需 水量 比为 9 4 , 4 5 m 筛余为 6 8 , 抗压强度比为 8 0 , 属 I 级灰。 表 1水泥的物理陛能 1 1 2 骨料 再 生骨 料 为公 路路 面废弃 水 泥 混凝 土经机 械破 碎 、 人 工 筛 分 而
14、 成 , 粗 骨 料 最 大 粒 径 为 2 0 mm。天 然细骨 料 ( NS ) 、 再 生 细 骨 料 ( R S ) 、 石灰 岩天然粗 骨料 ( NG) 和再生 粗骨料 ( R G) 的物理 性能 检 测指标 见表 3 、 表 4 , 骨料 颗粒级 配见 图 1 、 图 2 。 表 3天然粗骨料( N G) 和再 生粗骨料 ( R G) 的物理性能指标 l 0 5 2 5 1 2 5 0 6 3 0 3 1 5 0 1 6 0 筛孔 尺寸 ram 图 1 再生和天然细 骨料颗粒级配 曲线 l 0 0 8 0 摹 6 0 喾 : 4 O 固 ; 2 0 2 5 2 0 1 0 5 2
15、5 筛孔尺寸 m m 图 2再生和天然粗骨料颗粒级配 曲线 鲫 O 接士酶 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第4 期 曾 力 , 等 : 高强再生 混凝 土干缩特 性 1 2 7 再生骨 料 的 吸水 率 明显 大 于 天 然骨 料 , 此 外 再 生粗 骨料具 有 堆 积密 度 小 , 坚 固 性差 的特 点 。天 然 和再生细骨料的累计筛余量基本 落在同一 区间, 两 者级 配稍有差 异 。天然 和再 生粗 骨料 的 颗粒 级配 基 本相 同 , 级配 良好 。试验 中还使 用 了 F DN 高效减 水 剂及 F E A膨胀剂等材料 。 1 2测试方 法 混
16、凝 土 的干缩 率 和强 度 按 水 工 混 凝 土 试 验 规 程 S L 3 5 2 2 0 0 6进行成 型和 测试 I 1 引, 并 采用 S E M 等 方法分 析界 面结构 。 2 结果与讨论 2 1再生 骨料对 混凝 土干缩 性能 的影响 2 1 1 再 生 细 骨料 对砂 浆 干缩 性 能 的影 响 用 再 生细骨料 分别按 不 同比例取代 天然细 骨料 ( 见 表 5 ) , 细 骨料 为饱 和 面 干 状 态 , 砂浆 配 合 比为 w c一 0 5 , C S =1 3 , 干缩 率测试 结果 见 图 3 。 表 5再生骨料取代率 一 一 鼹 婚 一 每 图 3再 生 细
17、 骨 料 不 同取 代 率 砂 浆 干 缩 率 由图 3可 见 , 随 着再生 细骨料 取代 率 的增 加 , 砂 浆 干缩率 增加显 著 , 且 早期 的于缩 率增 长更 快 。 2 1 2 再 生粗 骨料 对 混凝 土 干缩 性 能 的影 响 同 样 , 用再生 粗骨 料分 别 按 不 同 比例 取 代 天然 粗 骨 料 ( 见 表 5 ) , 全 部 采 用 天 然 细 骨 料 , 粗 、 细骨 料 均 为 饱 和面干状态 , 混凝 土配 合 比为 w c =o 4 , C: N S : G 一 1 : 1 6 5 : 2 5 0 , 干缩 率测试 结果 见 图 4 。 图 4再 生粗
18、骨料 不 l司取 代 率 混 凝 土 干 缩率 由图 4可见 , 随着再 生粗骨 料取 代率 的增 加 , 混 凝土干缩率也逐渐增加, 但 比砂浆 的增长幅度减小。 再生骨料可以大大增加混凝土干缩 , 尤其是再生细 骨料更 为显著 。其 主要原 因是再 生骨 料不 仅表 面含 有 老水 泥砂浆 , 且 细粉 含 量也 较 高 。高 的干 缩率 极 大 的限制 了再 生 混凝 土 的广 泛 应 用 , 因此 必 须采 取 措施 改善 再生混 凝土 的于缩 特性 。 2 2 高 强再生 混凝 土性能研 究 2 2 1 高强 再 生混 凝 土设计 及 干 缩试 验 为 了改 善再生混凝土的干缩特性
19、, 采用高强混凝 土进行对 比试验 , 采取 的措 施 主要 是 : 混凝 土配 合 比优化 、 原 材料选用( 掺合料和外加剂) 及骨料采用饱和面干状 态等方面开展试验, 最终达到改善再生混凝土干缩 的目的, 其 中天然粗骨料混凝土 NC与再生粗骨料 混凝土 R C配比相 同, 补偿收缩再 生粗骨料混凝土 R C F掺膨胀剂。混凝土设计配合比见表 6 。 表 6再生混凝土配合 比设计 注 : F为粉煤灰 , s F为硅粉, B为胶材总量,F E A为膨胀剂 , 掺 F DN高效减水剂( 1 2 ) 。 由图 5 、 图 6及 图 7可 见 , 3种 混凝 土 的劈拉 强 度和抗压强度相当,
20、再生粗 骨料混凝土 R C比天然 粗骨料混凝 土 NC的干缩 率稍大, 但 已非 常接近。 而补偿 收缩再 生 粗 骨 料混 凝 土 R C F表现 为 先 膨 胀 后 收缩 , 但 即使 到 了 9 8 d龄 期 时 干 缩 也很 小 , 具有 微 干缩特 性 。因此 , 通 过 常 规措 施 设 计 的高 强再 生 混凝土的干缩率可以明显减小 , 且掺膨胀剂同样可 以达 到很好 的补偿 收缩 效果 。 O O O U n U 0 0 8 8 8 4 4 4 阻 阻 阻 2 2 8 O O O O O 0 O 0 0 0 O O rJ 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c
21、o m 1 2 8 土 木 建 筑 与 环 境 工 程 第3 2 卷 皇 穗 j 赫 N C R ( : RC F 图 5混凝 土劈拉强度 NC RC RCF 图 6混 凝 土 抗 压 强 度 圜 囡 一 宝 一 祷 婷 龄期, d 图 7混 凝 土 干 缩 率 2 2 2 养护环境对再生混凝土性能的影响 受再 生骨料 表面特 征 的影 响 , 养 护 环 境 条件 不 同对再 生 混凝 土性能 的影响通 常大 于普通 混凝 土 。为 了减 小 干缩对 混凝土 的影 响 , 通 常增加 湿养 护时 间 , 表 7为 试 件成 型 湿养 2 d后拆 模 测 初 长 , 然后 湿 养 时 间分 别
22、 为 0 d 、 7 d和 2 8 d后 放入 干燥环境 下 的混凝 土 干 缩 试验结 果 。 由表 7可见 , 增 加 湿 养 护 时 间可 以起 到 减小 混 凝 土干缩 率 的作用 , 而再 生 混凝 土 的干 缩 率减 小 效 果更 显著 ; 随着 湿养护 时 间的增长 , 减小 干 缩率 的效 果也 随之减 小 ; RC F ( 掺膨 胀剂 ) 湿养 7 d后 , 膨胀 率 已足 够补偿 干缩 , 湿养 超过一 定 时间后 , 补偿效果 增 表 7 养护环境对再 生混凝土干缩率的影响 NC RC RCF 加 已不 大 。因此 , 保 证 足够 的早 期 湿 养 护对 控 制 混 凝
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- 高强 再生 混凝土 特性
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