再生细骨料水工混凝土耐久性试验研究_王岩.pdf
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1、 28 2023 年 第 5 期 黑 龙 江 水 利 科 技 N o.5.2023 (第 51 卷)H e i l o n g j i a n g H y d r a u l i c S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y (T o t a l N o.51)再生细骨料水工混凝土耐久性试验研究王 岩(盘锦市大洼区水利服务中心,辽宁 盘锦 124200)摘 要:试验探讨再生砂颗粒级配及其掺量对水工混凝土抗冻性、工作性、耐久性和力学性能的影响。结果表明:掺 20%砂时强度和和工作性能最优,采用再生细骨料等质量替代20%天然砂配制的混凝土 28d 抗压强度较天
2、然砂基准组提高 8.8%,其耐久性能、抗冻性能与天然砂基准组相差不大。关键词:水工混凝土;再生细骨料;力学性能;耐久性能中图分类号:TV431文献标识码:B目前,如何有效处置旧建筑物拆除改造及新建工程施工产生的建筑垃圾越来越成为建筑领域亟待解决的问题1-3。资源化回收利用废弃混凝土对于构建节约型社会和建筑行业可持续发展意义重大,经破碎、筛分将废弃混凝土制成再生骨料并用于再生混凝土配制,现已成为高效利用建筑垃圾的有效途径之一4-5。再生骨料的应用具有以下优势:有效解决了固体废弃物混凝土难处理的问题,可以有效提升建筑垃圾利用率;有利于减少建筑垃圾对自然生态环境的污染,符合环境保护和绿色生态的发展理
3、念;在一定程度上缓解天然砂、石骨料供给压力,更好地支撑建筑行业发展。然而,再生骨料相比于天然骨料尚具有一定缺陷,从而限制了其广泛应用,如再生骨料具有表面硬化砂浆残余量大、孔隙率大、吸水率高、粒形差等特点,一般利用再生骨料制备的混凝土性能整体偏差6。目前,针对再生粗骨料国内外学者开展了广泛研究,而涉及再生细骨料的应用研究鲜有报道。因此,有必要深入探讨水工混凝土与再生骨料之间的关系,以期利用再生砂配制的水工混凝土接近或超越天然砂。文章以资源化利用建筑垃圾为立足点,通过破碎、分级筛选建筑垃圾制备再生细骨料,试验探讨其颗粒级配和掺量对混凝土性能的影响,为水工混凝土中再生细骨料的应用提供一定支持7-10
4、。1 试验方案1.1 原材料性能水泥:北京金隅集团股份有限公司生产的PO42.5 级水泥,经试验检测,其化学成分,如表 1 所示。表 1 水泥的化学成分参数CaOSiO2Al2O3SO3MgOf-CaONa2Oeq含量64.1222.084.462.482.800.910.56粉煤灰:绥中电厂生产的 F 类级粉煤灰,细度 18.5%,需水量比 103%,f-CaO 含量 0.1%,比表面积 245m3/kg,烧失量 2.6%,含水率 0.2%,SO3含量 1.5%。矿粉:大连亚泰科技新材料股份有限公司生产的S95级矿粉,比表面积为426m2/kg,烧失量0.8%,Cl-含量 0.01%,SO3
5、含量 0.5%,7d、28d 活性指数 80%和 105%,经检测矿粉各性能指标符合相关标准要求。骨料:北镇建材市场购买的天然砂、再生砂和天然石,砂的主要性能参数如表 2 所示,天然石的文章编号:1007-7596(2023)05-0001-04收稿日期 2022-03-03作者简介 王岩(1973-),男,辽宁盘锦人,工程师,研究方向为水利工程检测、水利工程新技术推广、水利工程质量监督等。DOI:10.14122/ki.hskj.2023.05.034 29 2023 年 第 5 期 黑 龙 江 水 利 科 技 N o.5.2023 (第 51 卷)H e i l o n g j i a n
6、 g H y d r a u l i c S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y (T o t a l N o.51)表观密度 2740kg/m3,粒径 520mm,针片状含量2.0%,压碎值 4.7%,吸水率 1.2%,含泥量 0.5%。表 2 试验用砂的性能类型细度模数表观密度/kg(m3)-1压碎值/%含泥量/%吸水率/%孔隙率/%再生砂2.03.02460255020251.65.17.22530自然砂2.72640120.53.012减水剂:聚羧酸高效减水剂,固含量 12.8%,减水率 28.0%。拌合水:当地自来水。1.2 试验配合比依据水工
7、混凝土配合比设计规程和试验研究目的,设计水胶比 0.40,强度等级 C30,再生砂等量替代0%、20%、40%、60%、80%、100%天然砂,基准组编号 1#,试验配合比如表 3 所示。表 3 配合比设计 kg/m3编号水水泥矿粉粉煤灰天然砂再生砂天然石减水剂1#16022060120750/10608.02#1602206012060015010608.03#1602206012045030010608.04#1602206012030045010608.05#1602206012015060010608.06#16022060120/75010608.01.3 测试方法1)工作性能和力学
8、性能测试。依据试验方法标准测试新拌混凝土工作性和力学性能,试件为100mm100mm100mm 立方体,利用 YAW-3000型压力试验机测试标准养护 3d、7d、28d 龄期的混凝土抗压强度,以换算系数 0.95 乘以测试数据作为最终的抗压强度值。2)抗冻性能测试。参照现行标准进行抗冻性能试件的拌和、成型、养护及测试,配制的试件为 100mm100mm100mm,为保证试件处于保水状态,标养至 24d 时取出试件浸泡到(202)水中养护 4d,在总龄期达到 28d 时开展冻融循环。快速冻融循环试验和动弹性模量所使用到的设备包括 HDK-9 型快速自动冻融循环机、动弹模量测定仪等,一个冻融循环
9、周期为 4h,其中融化时间 1h,每冻融循环 50 次测试一次动弹性模量、质量损失率和横向基频。3)抗氯离子渗透性能测试。参照试验方法标准测试抗氯离子渗透性,配制的试件为高度50mm、直径 100mm 的圆柱体,采用多功能耐久性综合试验仪和真空饱水机测试标养 28d 后电通量,侵蚀时间 6h,侵蚀溶液选用浓度 0.3mol/L 的 NaOH溶液和质量分数 3.0%的 NaCl 溶液。4)抗硫酸盐侵蚀性能测试。参照试验方法标准测试抗硫酸盐侵蚀性,配制的试件为100mm100mm100mm,标养 26d 后取出试件放入烘箱中烘干 2d,温度(805),总龄期达到28d 时取出冷却至室温,硫酸盐侵蚀
10、试验所使用到的设备为 LSY-18B 型干湿循环试验箱。侵蚀溶液为 5%的 Na2SO4溶液,试验过程中控制溶液恒温25,一个干湿循环周期为 24h,其中浸泡 15h、自然排液 1h、80风干 6h、冷却 2h,每干湿循环30 次测试一次抗压强度,直至耐蚀系数 75%终止试验。5)抗渗性能测试。参考试验方法标准测试混凝土抗渗性能,配制的试件为高度 150mm、下口内径 185mm、上口内径 175mm 的圆柱体,标养 27d时取出试件放入室内静置 1d,总龄期达到 28h 时,采用 HP-40 型渗透仪测试各组试件的抗渗性能。6)微观结构观测试验。为进一步观测标养28d 时混凝土的微观结构,本
11、试验选用赛可 SNE-4500MPlus扫描电镜观测试件微观形态。2 结果与分析2.1 再生砂掺量影响不同再生砂替代率时水工混凝土工作性能如图1 所示。30 2023 年 第 5 期 黑 龙 江 水 利 科 技 N o.5.2023 (第 51 卷)H e i l o n g j i a n g H y d r a u l i c S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y (T o t a l N o.51)60100140180220260020406080100再生砂掺量初始坍落度0.5h坍落度坍落度/mm30034038042046050054058
12、0620020406080100再生砂掺量初始坍落度0.5h坍落度坍落度/mm(a)坍落度(b)扩展度图 1 新拌混凝土工作性能从图 1 可以看出拌合物初始扩展度和坍落度均随着再生砂掺量的提高而减小,0.5h 扩展度和坍落度也表现出下降趋势。掺 20%再生砂时 0.5h 扩展度和坍落度损失较小,掺量达到 80%时 0.5h 流动性基本完全失去流动性,这可能与再生砂孔隙率较大、吸水率较高有关。拌合过程中,再生砂吸吸附拌合水导致有效拌合水减少,降低混凝土流动性,且随着再生砂掺量的提高这种现象呈加剧趋势。不同再生砂替代率时水工混凝土抗压强度如图 2 所示,结果显示混凝土抗压强度随着再生砂掺量的提高而
13、逐渐下降。掺 20%再生砂时 2#混凝土28d 抗压强度较 1#减小 0.3MPa,但依然可以达到设计值的 144%,说明再生砂替代率较低时不会明显改变抗压强度。掺 80%再生砂时 5#混凝土 28d抗压强度只有 28.2MPa,已低于设计值 30MPa 的要求。综上分析,文章结合力学性能和工作性能确定再生砂最佳掺量 20%,此时与基准组的力学性能及工作性能相差不大。051015202530354045020406080100再生砂掺量/%3d7d28d抗压强度/MPa图 2 不同再生砂掺量的抗压强度2.2 再生砂级配影响2.2.1 力学性能根据砂石质量检验方法混凝土配制宜选用区砂,本试验保持
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