再生微粉混凝土耐久性研究.pdf
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1、2 0 1 3年第 3期 3月 混 凝 土 与 水 泥 制 品 CHI NA CONCRETE AND CEM ENT PRODUCTS 2 01 3 No 3 Ma r c h 再生微粉混凝土耐久性研究 胡智农 1 , 2 ,3 , 杨黎 1 ,2 , 3 , 刘 昊 ( 1 南京水利科学研究 院, 2 1 0 0 2 9 ; 2 水文水资源与水利工程科学国家重点实验室, 南京 2 1 0 0 2 9 ; 3 水利部水工新材料工程技术研究中心 , 南京 2 1 0 0 2 9 ; 4 江苏省水文水资源勘测局宿迁分局 , 2 2 3 8 0 0 ) 摘要 : 利用废弃混凝土粉磨制作再生微粉作为
2、掺合料应 用于水 泥混凝 土 中。 研 究 了再生微粉 混凝土的抗冻性 及抗碳化性能 , 同时与粉煤 灰及 矿粉 作为掺 合料的混凝土进行性 能对 比, 进 一步研 究再 生微粉 与其 它掺合料共掺 情 况下混凝土的耐久性 。研 究结果表 明 , 控制再 生微粉掺量的混凝 土抗 冻性及 抗碳化耐久性能 与普通 混凝土相 当; 采 用碱性激发剂 的再 生微粉混凝 土、 再生微粉与粉煤灰及矿粉双掺及 三掺情 况下, 混凝 土的耐久性更优 。 关 键 词 : 废 弃 混 凝 土 ; 再 生 微 粉 ;耐 久 性 ; 抗 冻 性 ; 碳 化 Ab s t r a c t :Ce me n t c o
3、n c r e t e i s mi x e d b y r e c y c l e d mi c r o p o wd e r w i t h wa s t e c o n c r e t e p o w d e r T h e f r e e z i n g r e s i s t a n c e a n d c a r b o n a t i o n r e s i s t a n c e o f r e c y c l e d mi c r o p o wd e r c o n c r e t e a r e r e s e a r c h e d , a n d t h e p e
4、r f o r ma n c e s o f c o n c r e t e wi t h fl y a s h a n d s l a g p o wd e r are c o mp are d w i t h t h o s e o f r e c y c l e d mi c r o - p o wd e r c o n c r e t e Th e r e f o r e , t h e d u r a b i l i t y o f c o n c r e t e i s f u r t h e r s t u d i e d wh e n r e c y c l e d mi c
5、r o p o wd e r i s mi x e d wi t h o t h e r a d mi x t u r e s Th e r e s u l t s i n d i c a t e t h a t t h e f r e e z i n g r e s i s t a n c e a n d c a r b o n a t i o n r e s i s t a n c e o f r e c y c l e d mi c r o p o wd e r c o n c r e t e a r e s i mi l a r wi t h t h o s e o f c o mmo
6、 n c o n c r e t e wh e n c o n t r o l l i n g t h e d o s a g e of r e c y c l e d mi c r o - p o wd e r T h e d u r a b i l i t y o f r e c y c l e d mi c r o p o wd e r c o n c r e t e i s b e t t e r wh e n u s i n g t h e a l k a l i a c t i v a t o r a s we l l a s mi x e d w i t h fl y a s h
7、 a n d s l a g p o wd e r Ke y wo r : Wa s t e c o n c r e t e ; Re c y c l e d mi c r o - p o wd e r ; D u r a b i l i t y ; F r e e z i n g r e s i s t a n c e ; C a r b o n a t i o n 中图分 类号 : T U 5 2 8 1 文献标识码 : A 文章编 号 : 1 0 0 0 - 4 6 3 7 ( 2 0 1 3 ) 0 3 - 0 1 - 0 5 0首 茸 言 废弃混凝土再生产 品的应用 既可以减少废弃
8、混凝土的排放和对环境造成的二次污染 , 节省大量 的处 理费用 ,又可以减少建 筑业 对天然砂石 的消 耗 , 保护 自然资源和人类 的生存环 境 , 产生 良好 的 经济 、 社会 、 环保效益。因此 , 废弃混凝土最有价值 的处 理方法就是把 它 当作 可再 生资源重新利用生 产建筑材料 ” 。现在世界上很多国家 已不把废弃混 凝土 当成是一种垃圾 , 废弃混凝 土经过处理后可以 当作制备建筑材料的各种原料 。面对砂石 、 矿产等 自然 资源 la益短缺 、建筑垃圾 E l 渐增加 的严 峻形 势 , 各 国政府 和研究 机构纷 纷制定 新政策 、 发展新 技术 , 以促进再生混凝土骨料及
9、再生微粉掺合料的 生产及使用。 目前 , 废弃混凝土作为可再生资源再生利用主 要有以下 3个途径 : 将废弃混凝土破碎 、 筛分 、 分 选 、 洁净后作为“ 循环再生骨料 ” , 制成 一定粒径 的 再生粗骨料或细骨料来代替天然砂石配制再 生骨 料混凝土用在钢筋混凝土结构工程 中。运用废弃 基金项 目: 中央级公益 性科 研院所基本科研业 务费专项资金 资助项 目( L S 4 1 1 0 1 , Y 4 1 2 0 0 1 ) 。 混凝土中以水泥砂浆为主的颗粒磨细成粉 , 烧制水 泥。将经过破碎 、 筛分 、 粉磨 的废弃混凝土制作再 生微粉用作掺合料 。 废弃混凝土粉碎过程所 产生的粉料
10、含有大量 的水泥水化产物和未水化的水泥颗粒。一方面 , 未 水化尽的水泥颗粒可以被“ 复苏” 水化 , 产生强度 和 激发活性 , 其反应原理同粉煤灰与水泥 的反应机理 相一致 ; 另 一方面 , 水 泥水化物 又能在胶凝材料 的 水化和活性激发中起到“ 晶种” 的作用 , 促进水化。 有关研究表明2 1 , 再生微粉平均粒径较小 , 在混 凝土中除 了有胶凝作用外还能起到微 集料效应 , 可 使得混凝土形成细观紧密组合体 系;另一方面 , 微 粉颗粒 比表面积大 , 能吸附水分子 , 阻碍粗骨料表 层水吸附膜 的形成 , 有利于改善界面过渡 区, 提高 混凝土性能。 与用作掺合料相 比, 目
11、前废弃混凝土作骨料应 用 比较多 , 但是废弃混凝土用作骨料的时候 由于破 碎过程 中有裂缝等缺 陷 , 骨料强度下降 , 吸水率上 升 , 品质变化较大 , 只能配制低强度等级的混凝 土。 而将废弃混凝 土 中的胶凝 材料与骨料分 离磨细再 经过加工如煅烧来制得水 泥的工艺相对 繁琐并且 投资较大。因此 , 将废弃混凝土直接破碎粉磨制得 一 1 一 2 0 1 3年第 3期 混凝土与水泥制品 总第 2 0 3期 的微粉作为掺合料应用于水泥混凝土 , 不失为一种 新 途径 , 对其 可行 性 的研究 目前并 不 多见 , 鉴 于此 , 研究废弃混凝土微粉作掺合料应用 于混凝 土中的 性 能 ,
12、 具 有 重要 意义 。 本文主要研究废弃混凝 土微粉作 为掺合 料配 制混凝土的抗冻及抗碳化耐久性 。 1 试验原材料 水泥采用安徽某公司生产 的 P O 4 2 5级普通 硅酸盐水泥 , 性能符合 G B 1 7 5 2 0 0 7 通用硅酸盐 水泥 标准要求 ; 砂子为湖北天然砂 , 细度模数 2 6 , 含 泥量 1 6 ; 石 子 为 江苏 碎 石 , 含泥 量 0 6 , 针 片 状含量 7 , 压碎值 8 4 , 符合标准要求 ; 外加剂为 南 京 某公 司 生 产 的 H L C 一 1 X聚 羧 酸 系 高 性 能 减 水 剂 , 满足 G B 8 0 7 6 -2 0 0
13、8 ( 混凝土外加剂 中高效减 水剂性能指标要求 ; 矿粉产 自上海某公 司高炉矿渣 粉 , 符合 $ 9 5矿粉标准技术指标的要求 ; 粉煤灰为 华 能南 通 电 厂 I级灰 。试验 用 水 为 自来水 , 符 合混 凝土拌合用水要求 。再生微粉为 自加工。 2再 生微 粉 的制备 和性 能 2 1 再生微 粉 的制备 本试 验 所 用 废 弃 混 凝 土 来 自力 学 试 验后 的废 弃 混凝 土块 。 再 生微 粉 的制 备 过 程 是 一 个 掺 合 料 活 性 机 械 强化 的过 程 , 其 制作 流 程包 括 废弃 混 凝 土一 铁 锤 一 次粗破 碎一 二次破 碎 至最 大粒径
14、不超 过 2 0 mm 的颗 粒一 球 磨机 碾磨 细度 合格一 试验 用 。废 弃混 凝 土块 经鄂式 破碎 机破碎 后成 粒径 小 于 2 0 m m 的混 凝土 颗 粒。混凝土破碎得越均匀 、 越细 , 越有利于降低粉磨 系统 能耗 , 提高 整 个系 统 的制 备 效率 。经破 碎 后 的 混凝 土颗 粒 再 经球 磨 机进 行粉 磨 , 粉 磨 工 艺 所用 球 磨机为 S M一 5 0 0型球磨机 。混凝土颗粒在球磨机研 磨和试料相互 冲击作用下得到整形和强化 , 所产生 的混凝 土微 细粉末 即再 生微 粉 。再 生微 粉主要 成 分 由硬化 水泥 石 、 砂 、 石骨 料粉 末
15、组成 。 微粉碾磨制备过程中 , 在一定 间隔时问内测试 其密度及 比表面积 , 使其满足实验要求。微粉 比表 面积要 求 大于 4 0 0 m 2 k g 。 2 2 再 生微 粉 的性 能 试 验 所 采 用 的 矿粉 为产 自上 海 宝 田公 司 的高 炉矿 渣粉 , 再生微 粉 与矿粉 技术 指标 对 比见表 1 。 从表 1可 以看 出 , 再 生微 粉 砂 浆后 期 的 活性 较 弱 , 不能满足 G B T 1 8 0 4 6 -2 0 0 8 用于混凝土 中的 粒化高炉矿渣粉规定的掺合料技术指标要求 , 其 原 因是 再 生微 粉 大量 成 分 已水 化 ,虽然 活 性 偏 低
16、 , 但微粉也具备一定的水化能力。除了烧失量相对较 高外 ,再 生 微 粉 其他 性 能 均 能满 足 掺 合 料 技 术 要 求 。 2 3 掺合料化学成分 对再生微粉掺合料进行化学全分析 , 测试其各 类化学成分含量 , 并与试验所用矿粉及粉煤灰进行 对 比 , 结 果 见表 2 。 由表 2看出 ,再生微粉 的化学成分 与矿粉接 近, C a O含量大大高于粉煤灰 ,而 Mg O含量较粉煤 灰稍高。由于生产水泥的主要原料 是石 灰质原料 ( 提供氧化钙) 和粘土质原料( 主要提供氧化硅和氧 化铝 , 也提供部分氧化铁) 【3 】 , 废弃混凝土经破碎和 粉磨制得的再生微粉的 C a O含
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- 再生 混凝土 耐久性 研究
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