粉煤灰量对再生轻骨料混凝土的影响.pdf
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1、付士峰等: 粉煤灰量对再生轻骨料混凝土的影响 7 DO I : 1 0 1 3 9 0 5 j c n k i d w j z 2 0 1 6 0 2 0 0 3 粉煤灰 量对 再 生轻 骨料 混凝土的影响 付士峰 , 安乐 , 张广 田 , 高振 国 ( 1 河北工业大学土木工程学院, 天津3 0 0 4 0 1 ; 2 河北省建筑科学研究院。 石家庄0 5 0 2 2 7 ; 3 北京科技大 学土木 与环境 工程学院 , 北京1 0 0 8 3 3; 4 河北建研科技有限公司 , 石家庄0 5 0 2 2 7; 5 河北建研工程技术有限公司 。 石家庄0 5 0 2 2 7; 6 石家庄铁
2、道 大学材 料科学与工程 学院。 石家庄0 5 0 0 4 3) 【 摘要】 利用陶粒和废砖颗粒制备再生轻骨料 自 密实混凝土 , 研究了不同粉煤灰掺量对混凝土工作性、 力 学性能、 耐久性及导热系数影响。通过对水胶 比为 0 3 9, 粉煤灰掺量分别为 1 0 、 2 0 、 3 0 、 4 0 四种混凝土的 性能的研究, 验证了在混凝土中掺人粉煤灰可以改善再生轻骨料混凝土的工作性、 强度 、 导热系数, 耐久性。结果 表明掺入胶凝材料总量 3 0 的粉煤灰, 可以有效的提高再生轻骨料混凝土的后期强度, 抗冻性。有效的降低混凝 土的导热系数, 氯离子渗透系数。但是粉煤灰掺量越大, 再生轻骨料
3、混凝土的早期强度越低。 【 关键词】 粉煤灰; 再生轻骨料; 强度 ; 耐久性 【 中图分类号l T U 5 2 8 。 2 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 1 6 8 6 4 ( 2 0 1 6 ) 0 2 0 0 0 7 0 3 随着建 筑行业 的发展 , 轻 骨混凝 土得 到 了广泛 的 应用。不仅可以满足建筑的设计要求, 还可以大幅度 降低结构 的 自重 , 为超高层 的建筑奠定 了坚实的基 础。在 自密实混凝土与轻骨料混凝土的基础上发展 起来的自密实轻骨料混凝土兼有两者的优点。具有 良好地工作性能, 无需振捣 , 满足了现代施工的要求。 而现代建筑物拆除后, 建筑垃
4、圾 的处理一直是一 个难 以解 决的问题 , 难 以实 现可持 续 的发展 。宋少 民 等人已经把建筑物垃圾作为混凝土骨料 , 用来拌制混 凝 土。取 得 了较好 的效 果 , 但 是建 筑垃圾 中有 旧混 凝 土块 、 瓷砖 、 砌块颗粒 、 砖颗 粒 , 成 分复 杂 , 而且 随着 建 筑物的不 同, 成分波动较大, 给再生混凝土的配制 , 带 来了较大的技术难题。现在研究 中把建筑垃圾配制 再生混凝土或者与普通石子, 砂子骨料配制混合骨料 混凝土。而把建筑物垃圾用在配制轻骨料混凝土的 研究 还是空 白。 文中在前期试验的基础上, 把以废旧砖颗粒为主 的颗粒作为粗骨料与陶粒混合配制轻骨料
5、 自密实混 凝土, 这样为建筑垃圾的利用提供了一个更好的利用 途径 。文 中主要 探 究 了不 同粉 煤灰 掺 量对 再生 轻 骨 料混凝土性能的影响 。为工程需 要与研 究 , 提 供一定 的借鉴作用。 1 试验 1 1 试验原材料 水泥: 采用鼎鑫牌普通硅酸盐水泥( P 0 4 2 5 ) 。 陶粒 : 产地廊坊文安县恒盛陶粒厂。使用前预湿, 主要 指标见表 1 。中砂: 细度模数为 2 6 , 表观密度为 2 6 4 0 k g m, 含泥量为 3 , 产地为石家庄。水: 自来水。 表 1 陶粒( 左) 与碎砖颗粒( 右) 的主要性能指标 碎砖颗粒: 邯郸全有生态建材公司。颗粒粒径有 5
6、1 0 m m, 1 02 0 m m, 两者按 2 : 3进行混合。使用前 预湿 , 主要性 能指 标见 表 1 。粉 煤灰 : 二级 灰 , 石 家 庄 热 电厂。 减水剂: 自己制备的高性能减水剂, 固含量 2 0 , 最佳掺量: 胶凝材料总量的0 8 1 2 试 验方法 ( 1 ) 参照轻骨料混凝土与再生骨料配合比设计 的基 础上 , 经反复试验调整 , 得 到基 准配合 比, 见表 2 。 ( 2 ) 受检混凝土配合 比在基准配合 比的基础 上, 在保持水胶比, 砂率 , 轻骨料与再生骨料比例不变 的情况下, 改变粉煤灰的掺量 , 粉煤灰的掺量分别按 胶凝材料总量的 0 、 1 0
7、、 2 0 、 3 0 、 4 0 掺加 。 ( 3 ) 为了测 试不同掺量 的粉煤 灰对混 凝土工作 性 , 强度 、 耐 久性 及 导热 系数 的影 响 。对 不 同粉 煤 灰 掺量 的受检混凝土做坍 落度试验, 扩展度实验; 3 d , 7 d , 2 8 d , 5 6 d的抗压 强度 实验 ; 5 6 d抗 冻性 能 ; 2 8 d , 5 6 d 的混凝土 的导热系数实验 。 基金项 目 河北省科技支撑项 目( 1 3 2 1 1 2 1 3 D ) ; 河北省建设科技研究指导性计划项 目( 2 0 1 5 2 1 0 ) 8 低温建筑技术 2 0 1 6年第 2期( 总第 2 1
8、 2期 ) 表 2 基准混凝土配合 比 k g m 2实验结果及分析 2 1 不同粉煤灰掺量对再生轻骨料混凝土坍落度、 扩展度 的影 响 图 1 是不同粉煤灰掺量对再生轻骨料混凝土坍落 度和扩展度的影响结果。随着粉煤灰掺量的不断增 大, 混凝土的坍落度和扩展度不断增加。但当粉煤灰 掺量为胶凝材料总量的2 0 的时候, 混凝土的坍落度 达到最大值为2 4 5 m m, 当粉煤灰掺量为 3 0 时混凝土 的坍落度为 2 4 0 ra m, 两者相差不大 。 表 3 混凝土工作性结果 粉煤灰掺量, 一 坍落度一 扩展度 图 1 不同粉煤灰掺量对坍落度与扩展度的影响 室 螽 s o j 营 加 j 3
9、 0- 嘿 百1 。 扩展度在粉煤灰掺量为 3 0 的时候达到最大值 为 6 6 0 m m, 随后降低。这是由于粉煤灰中存在大量的 玻化微珠, 具有较高的形态效应。而且粉煤灰的表观 密度小 于水 泥 的表 观密度 , 等质 量取代 后 , 使 得混 凝 土中浆体的体积增加。大量 的浆体填充在骨料的空 隙中, 包裹在骨料的表面上, 形成润滑层, 使得混凝土 的坍落度和扩展度大幅度提高 。当混凝土中粉煤 灰的含量达到 3 0 左右, 组成浆体的材料之间达到最 好的比例, 使得混凝土的扩展度达到最高, 和易性较 好 , 见表 3 。 2 2 不同粉煤灰掺量对再生轻骨料混凝土强度的 影响 图 2是不
10、 同粉煤灰掺量对再生轻 骨料混凝 土 3 d 、 7 d 、 2 8 d 、 5 6 d强度 的影 响结果 。随着粉 煤灰 的掺 量 的 增加, 再生轻骨料混凝土 3 d , 7 d强度不断降低, 2 8 d强 度则缓慢增 长。在粉煤 灰掺 量为 3 0 的时候强 度 达 到最高值为 4 4 M P a 。再生轻骨料混凝土5 6 d 强度随着 粉煤灰掺量的增加速度较快, 在混凝土中粉煤灰掺量 为 3 0 时候, 强度最高为 5 7 M P a , 随后降低。 虽然再生骨料强度较弱, 存在 的薄弱 区较多, 但 是 肖建庄等人研究认为: 从宏观角度, 再生混凝土力 学性能的影响因素 中, 新硬化
11、水泥砂浆起决定性作 用 。而粉煤灰 直 接影 响 了水泥 石 的强度 与界 面 的 粘结强度。混凝土早期水化过程中, 粉煤灰主要起到 物理填充的作用。由于粉煤灰水化很少 , 粉煤灰取代 了一部分的水泥, 使得水泥早期水化产物较少, 界面 的粘结力 比较弱 , 混凝 土 3 d 、 7 d强 度随粉 煤灰 的掺量 增加 而减小 。 随着龄期的提高, 粉煤灰 的水化不断进行, 在 固 定水胶比的情况下 , 掺入的粉煤灰可以优化混凝土中 的孔隙, 混凝土结构的密实度提高。另外 由于二次水 化使得粉煤灰中的活性 S i O : , 活性 A 1 : O 大量参加反 应 , 生成的 C SH, A F
12、t 等水 化产 物 , 可 以有效 的使 得混凝土界面 的粘结 性能增 强 , 大 量消 耗 E a ( O H) : , 减少其在界面处的定 向生长, 使得中心质效应加强, 提高 了再 生轻 骨料 混凝 土 的强度 。另外 由于 轻骨 料 在水 化过 程 中不断返 水 , 使 得过 渡 区的水 化更充 分 , 界面粘结性更好 , 再生轻骨料混凝 土强度更高 。 在水泥石中未水化的水泥颗粒与粉煤灰颗粒属 于次中心质, 为 H粒子。而水化凝胶等产物是次介 质 , 为 L粒子。在空隙率一定的情况下, H粒子与 L粒 子比值越大, 水泥石的强度越高, 但是超过 H粒子与 L 粒子比值 的最佳值之后,
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