1、文 章编号 : 1 0 0 7 0 4 6 X ( 2 0 1 6 ) 0 卜0 0 1 8 0 3 l 固废剩 甩 再生微粉对混凝土的工作性及力学性能的影响 E f f e c t o f R e c y c l e d Mi c r o P o w d e r o n Wo r k a b il i t y a n d Me c h a n i c a l P e r f o r ma n c e o f C o n c r e t e 张修勤 。李秋义 ,谢汝朋 ,王忠星 ,曹瑜斌 ( 蓝色经济区工程建设与安全协同创新中心,青岛理工大学,山东 青岛 2 6 6 0 3 3 ) 摘要: 再
2、生微粉是废弃混凝土颗粒整形过程 中产生的细小粉状颗粒,对环境 以及人的身体健康造成威胁。但可将 其作为矿物掺和料制备混凝土,为此研究其不同掺量时对混凝土的工作性和抗压强度的影响,结果表 明: 再生微粉掺量的增加使得混凝土的需水量增大,因此其对混凝土的工作性产生不利影响。对于混凝土的力 学性能,在再 生微粉的掺量为1 0 以内,混凝土的抗压强度减小幅度较 小;当掺量较大时,混凝土的抗压 强度 大幅 减 小。 关键 词 : 再 生微粉 ;混 凝 土 ;工作 性 ;抗 压强度 中图分类号 :T U5 2 8 0 1 4 X7 9 9 1 文献标 志码 :A 0 前 言 近年来,建筑业的快速发展使城市
3、发生了翻天覆地 的变化,新建建筑物取代二十世纪六、七十年代以及还 未达到寿命年限的老旧建筑物,以往的规划影响现在的 城市布局的建筑物,此时也会将其拆除,由此会产生大 量的建筑垃圾。在外力作用下,比如地震、海啸、爆炸 等不可抗力作用下道路房屋的摧毁也会产生数量巨大的 建筑垃圾。建筑垃圾不仅占用田地,而且污染环境、影 响城市文明建设。因此,国内外众多学者研究将其进行 颗粒整形制备再生集料。在制备过程中,不可避免地产 生粒径 9 5 。 粗集料:5 3 1 5 m m连续级配的石灰岩碎石,符合 J G J 5 2 -2 0 0 6 普通砼用砂、石质量及检验方法标准的 要求。 细集料 符合J G J
4、5 2 -2 0 0 6 要求的细度模数为3 1 的中砂。 l, J J u 剂:江苏博特高效聚羧酸减水剂,掺量与胶凝 材料的质量比为 1 2 。 水:自 来水。 本试验所制备混凝土的坍落度通过调整用水量将其 控制在 1 6 0 2 0 0 m m之间。 试验配合 比设计 为:胶凝 材料总量分别为 3 0 0 k g m 、4 0 0 k g m 和 5 0 0 k g m ;在不同胶凝材料用量下, 再生微粉以 1 0 、2 0 和 3 0 的比例取代水泥;减水剂 掺量为胶凝材料总量的 1 2 ;通过调整用水量控制塌落 度在 1 6 0 2 0 0 m m。试验主要研究再生微粉对混凝土工作 性
5、、抗压强度的影响。具体配合比见表 3 。 表 3 再生微粉混凝土试验配合比 3 试验结果分析 混凝土的工作性和强度是混凝土性能的重要指标。混 凝土的工作性通常用和易性表示。本试验通过调整用水 量控制混凝土的塌落度 ( 1 6 0 2 0 0 m m 之间) ,直接反应 了混凝土的需水量和工作性。在使用矿物掺合料的情况 下,矿物掺合料会参与水化反应,并影响其内部的孔隙 结构,使不同混凝土的强度有所区别。试验数据见表4 。 表 4 再生微粉混凝土需水量和抗压强度 水泥再生微粉 取代量 粗集料 细集料用水量抗压强度 MP a 骊 号 k g m k g m k g m一 k g m一 k g m 3
6、 d 2 8 d 5 6 d 3 1 再生微粉对混凝土需水量的影响 由表 4可知,在胶凝材料总量不变的情况下,随着 再生微粉掺量的增大,混凝土的用水量呈上升趋势,且 用水量最多相差3 2 k g m 3 ; 在再生微粉掺量不变的情况下, 混凝土的用水量随着胶凝材料用量的增加而增多,用水 量最多相差 2 4 k g m 。原因分析:因为再生微粉的几何形 状不规则 ( 表面粗糙,棱角) 、比表面积大、颗粒级配差, 因此增加了混凝土颗粒之间的摩擦阻力,对混凝土的工 作性不利,又因微粉的内部还存在大量的连通孑 L 隙,微 粉的吸水率大,在搅拌完成后仍能吸收部分水分,使混 凝土浆体中的自由水减少。在制作
7、混凝土过程中发现, 再生微粉混凝土坍落度损失速度较快,从而导致其用水 量增大。 3 2 再生微粉对混凝土强度的影响 混凝土的养护时间越长,其抗压强度越大,但是混 凝土的抗压强度前期增长较快,后期比较缓慢。掺入再 生微粉后的混凝土的抗压强度与普通混凝土存在一定得 差异,试验结果见图1 图3 。 1 2 0 1 6 粉煤 灰 1 9 再生微粉掺量 图 1 再生微粉对混凝土3 d 的抗压强度的影响 再生微粉掺量, 图 2 再生微粉对混凝土2 8 d 的抗压强度的影响 再生徽 粉掺量 图 3 再生微粉对混凝土5 6 d 的抗压强度的影响 由图 1 图 3 可知,在胶凝材料总量相同时,混凝土 的抗压强度
8、随着再生微粉掺量的增大而减小,并且:当 再生微粉掺量 1 0 时,混凝土的强度下降幅度较大;当 再生微粉掺量不变时,混凝土的抗压强度随着胶凝材料 总量的增多而增大。由此表示,胶凝材料对混凝土强度 影响较大。 本文研究再生微粉对混凝土的抗压强度的影响,对 于出现这种现象的原因分析:因为再生微粉是有砂石碎 屑以及未水化的水泥石组成,其化学成分中 S i O ,含量比 2 o CoAL ASH 1 201 6 较多,且再生微粉 自身的碱性较高,微粉的细小颗粒在 碱激发下可以生成 c s H凝胶体,该胶凝体填充于水泥 石中的孔隙,从而改善孔结构。在二次水化反应过程中, C a ( O H ) , 被逐
9、渐消耗掉,减小了混凝土中 C a ( O H ) , 的含量 和晶体尺寸,并减弱其晶体的取向排列,强化集料界面 过渡层,对混凝土的中后期强度发展起到一定的作用; 又因再生微粉中的活性颗粒较少,在水泥浆中仅仅起到 微集料填充作用,与硬化的水泥浆体一起形成 “微混凝 土 ” ,对混凝土强度的发展起到一定的积极作用;另外再 生微粉中未充分水化的水泥矿物仍具有一定的水化活性, 也有利于混凝土强度的发挥,因此在再生微粉掺量较少 时, 混凝土的抗压强度变化幅度很小。但是当再生微粉 掺量过大时,混凝土强度降低幅度较大,一方面是由于 再生微粉粒形较差, 减小了水泥浆的流动性,在相同坍 落度下混凝土用水量明显增
10、加;另一方面由于总的胶凝 材料用量不变,再生微粉用量的增加必会使得水泥用量 减少,因而混凝土的强度显著下降。 4 结 论 ( 1 )再生微粉的密度小,粒形不规则,质地疏松, 内部含有大量孔隙。其S i O , 含量相对来说均较高。 ( 2 ) 再生微粉能够明显提高混凝土的需水量,由此 可知再生微粉对混凝土的工作性不利。 ( 3 ) 再生微粉可以作为混凝土矿物掺合料。在掺量 为 1 0 时对混凝土强度影响很小,但超过 1 0 后,对混 凝土的强度具有不利影响。 参考文献 1 】李秋义 建筑垃圾资源化再生利用技术 M 北京: 中国建材工业出版 社 2 0 1 1 2 】吕雪原 再生微粉的基本性质及
11、应用 D 】 青岛: 青岛理工大学, 2 0 0 9 3 】李秋义, 李云霞, 朱崇绩, 等再生骨料强化技术研究 J 混凝土, 2 0 0 6 ( 1 ) : 7 4 7 7 【 4 】 吕 雪原再生微粉的 基本性质及应用 】 青岛:青岛理工大学 2 0 o 9 【 5 】陈雪, 李秋义, 杨向宁, 等 混凝土再生微粉的性能及其应用技术研 究【 c 】 北京: 第三届全国再生混凝土学术交流会, 2 0 1 1 作者简介:张修勤 ( 1 9 8 9 一), 女, 硕士研究生, 主要从事结构工程研究 E m a il : 3 0 4 7 7 7 9 4 2 q q c o rn, 青岛市市北区抚顺路l 1 号, 青岛理工大学。 通讯作者: 李秋义 ( 1 9 6 3 7 ), 男, 教授, 博士生导师, 主要从事建筑材 料研究。 收稿 日期: 2 0 1 5年 7月 1 3日