浸泡法强化再生混凝土抗碳化试验研究.pdf

2 0 1 2 年 第 9 期 (总 第 2 7 5 期 ) N u mb e r 9 i n 2 0 1 2 ( T o t a l No 2 7 5 ) 混 凝 土 Co n c r e t e 原材料及辅 助物料 M ATERI AI ，AND ADMI NI CLE d o i ： 1 0 3 9 6 9 i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 2 0 9 0 2 1 浸泡法强化再生混凝土抗碳化试验研究 r 朱从香 。杨鼎宜 ，许飞 ，郑娟 ，王虹 。 ( 1 江海职业技术学院，江苏 扬州 2 2 5 1 0 1 ；2 扬州大学，江苏 扬州 2 2 5 0 0 9 ；3 泰州职业技术学院，江苏 泰州 2 2 5 3 0 0 ) 摘要： 由于再生粗骨料孔隙率高、 内部产生的微细裂缝多， 导致再生粗骨料强度低， 进而导致其配置的再生混凝土的抗碳化能力大幅 下降。 为了提高粗骨料的基本性能， 采用 3 种化学浸泡浆液对粗骨料进行浸泡修复， 分析不同处理的粗骨料配置的再生混凝土的强度和 微观结构的发展变化， 并研究对抗碳化性能的影响。 试验分析表明： 经过强化处理的再生粗骨料配置的再生混凝土内部更加致密， 其抗碳 化性能都有了一定的提 高。 关键词 ： 再生粗骨料 ；化学浆液 ；强化试验 ；再生混凝土 ；抗碳化性能 ；微观结构 中图分类号 ： T U5 2 8 0 4 1 文献标志码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 2 ) 0 9 0 0 6 5 一 O 4 Ex per i men t al s t udy on c ar bona t i on r e si s t a nc e o f r ec y c l ed c on c r et e c oar s e ag gr ega t e on s t r eng t h en i n g ZHU Co n g- x i a n g 。 YANG Di n g - y i 2 , XU F e i 。 ZHE N G J u a n ， WANG Ho n g ( 1 J i a n g h a i P o l y t e c h n i c C o l l e g e ， Ya n g z h o u 2 2 5 1 0 1 ， C h i n a ； 2 Yang o u Un i v e r s i t y ， Ya n g z h o u 2 2 5 0 0 9 ， C h i n a ； 3 T a i z h o uP o l y t e c h n i c Co l l e g e ， T a i z h o u 2 2 5 3 0 0 ， C h i n a ) Abs t r a c t ： Be c a us e o ft h e hi g h p o r o s it y a n d ma n y mi c r o s c o p i c c h e c k e d， t h e s t r e n g t h o fr e c y c l e d c o a r s e a g g r e g a t e wa s l o w， t h e n t h e c a r bo 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 c o n c r e t e a l s o d e c r e a s e d a l o t I n o r d e r t o i mp r o ve the b a s i c p e r f o r ma n c e o f r e c y c l e d c o a r s e a g gre g a t e， t h r e e k i n ds o fc h e mi c a l a g e n t s we r e u s e d t o r e p a i r d e f i c i e n c y i n the r e c y c l e d c o ars e a g gr e g a t e Ba s e d o n the r e s e a r c h， t h e d e v e l o p m e n t s i t ua t i o n s o f s tre n g t h a n d t h e m i c r os t rn e t u r e i n t h e r e c y c l e d c o n c r e t e whi c h u s e d d i f f e r e n t c h e mi c a l a g e n t s we r e r e s e a r c h e d， a n d th e e ff e c t o n r e s i s t a n c e a b i l i t y we r e a l s o a n a l y - s i s e dBo t h t h e o r y and e x pe r i me n t s tud y s h o we d t h a t ， t h e i n t e r n a l mi c r os t r u c t u r e o f r e c y c l e d c o nc r e t e wh i c h u s e d rec y c l e d C O arS e a g g r e g a t e b e c a me mo r e d e n s e， and the r e s i s t a n c e a b i l i ty wa s a l s o i mp r o v e d Ke ywor d s： r e c y c l e d c o ars ea g gre g a t e ； c h e mi c a l a g e n t ； s t r e n g t h e n inge x p e r i me ntal ； r e c y c l e dc o n c r e t e ； c arb o n a t i o nr e s i s t a n c ea b i l i ty； mi c r o s tmc t u r e 0 引 言 在混凝土结构的耐久性问题中， 混凝土碳化是最为普遍的问 题之一 1 】 。 碳化不仅导致混凝土内部孔溶液中的p H值下降， 而 且还可能会造成钢筋表面的保护层溶解， 引起钢筋发生腐蚀嘲 。 在其他条件相同时 ， 混凝土密实性好 ， 则强度高， 抗碳化能力 强； 混凝土表面不平整， 内部有裂缝 、 蜂窝、 孔洞等， 混凝土的碳 化速度加快。 因此， 混凝土密实性对抗碳化能力的影响非常大。 再生骨料的一个主要缺陷就是再生骨料的颗粒较“ 软” 、 压 碎指标较高 、 强度较低 3 。 因此必须采取措施尽量修复再生骨料 表面的裂缝 ， 提高再生骨料的性能 ， 从而提高再生混凝土的抗 碳化性能。 国内外学者在提高再生粗骨料性能及再生混凝土抗 碳化性能方面做了一定的研究。 杜婷嗍 选择水泥外掺 Ki m粉或 粉煤灰配制的化学浆液浸泡再生粗骨料 ， 水泥外掺 Ki m粉浆液 强化再生骨料的效果较好； 毋雪梅I 5 】等用无机或有机化工原料 配制浸渍液对再生粗骨料进行浸渍处理进而提高再生骨料性 能 ； 孙跃东等瑚 采用水泥浆外掺硅粉或硅藻土强化的再生骨料 效果较好 ； 周纲等 采用在混凝土中内掺或外涂 X YP E X 自修 复型的阻水材料的方法， 提高混凝土抗碳化性能； S h a y a n等鄹 采 用硅酸钠溶液对再生粗骨料表面进行改性处理。 以上研究在强 收稿 日期 ：2 0 1 2 _ Jo 3 _ 2 9 基金项 目：“ 十二五” 国家支撑计划项 目( 2 0 1 2 B AJ 2 0 B 0 1 0 6 ) 化骨料及提高混凝土抗碳化性能方面做出很大的成绩 ， 只是试 验中采用的强化材料较为昂贵， 在大范围推广使用方面受到了 一 定的限制。 笔者在以上研究的基础上选择超细 I 级粉煤灰和 超细矿粉配制的化学溶液对再生粗骨料进行浸泡处理， 提高其 再生混凝土的抗碳化性能， 并与聚合物( 聚乙烯醇 P V A) 配制的 化学浸泡溶液强化的再生骨料进行对比分析。 超细掺合物作为 浸泡材料不仅价格低廉 ， 而且可以消耗工业废渣 ， 具有一定的 经济效益和生态环保效应。 1 试验方案设计及数据处理 1 1 试验原材料及试验设备 水泥 P O 4 2 5 R级 ， 密度 3 1 3 e C c m ， 比表面 积 3 7 5 mV k g ； 粉煤灰 I 级灰， 玻璃体含量大于 8 0 ， 细度( 4 5 I x m筛余) 1 2 ， 需水量比9 5 ， f - C a O1 ； 矿粉的比表面积为 4 8 7 m 2 k g ； 无 水硫酸钠分析纯， 由天津市北方天医化学试剂厂生产 ， 白色粉 末状， 无水硫酸钠含量不小于 9 9 ； 聚乙烯醇P V A， 纯度不小于 99 。 再生粗骨料： 再生骨料由实验室 C 3 0 、 C 3 5试块破碎 、 筛分 而得， 粒径为 5 2 5 n l t n的连续级配； 天然粗骨料为碎石， 连续级 配 ， 粒径 5 2 5 mm的连续级配。 65 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 图 3 RA G G4的微观结构 形貌 了骨料的表面裂缝 ， 减少骨料的孔隙率， 从而使骨料与骨料、 骨 料与水泥砂浆之间的结合更密实， 改善再生粗骨料的棱角效应、 表面结构和孔隙结构， 增强再生骨料的性能 ， 进而阻止 C O 碳 化速率， 增强再生混凝土抗碳化能力。 2 2 抗碳化性能影响 因素分析 2 2 1 再生混凝土强度对碳化的影响分析 根据肖建庄等 l 的观点， 再生混凝土的碳化深度与再生混 凝土的强度之间的规律不明显 ， 笔者以上述的四种再生混凝土 的 7 、 2 8 d龄期 的强度 ， 研究再生混凝土强度与碳化深度之间的 关系。 1 O 5 1 0 0 9 5 9 o 8 5 g 舀 、 隧 4 O 3 5 3 O 2 5 2 O RAC G1 RAC G2 RAC G3 RAC G4 ( a ) 7 、 2 8 强度 RAC G1 RAC G2 RAC G3 RAC Gd ( b ) 7 、 2 8 碳 化 图 4再生混凝土强度与碳化深 度的关 系 从图 4可以看出， R A C G 2 、 R AC G 3与 R A C GI 相 比， 7 d 的抗压强度 、 抗碳化性能均有所提高， 主要是在水化初期超细的 掺合料填充在粗骨料的孔隙与裂缝之中， 起到物理填充作用， 改 善了孔隙结构， 提高了混凝土的密实度， 也延缓混凝土的碳化速 率。 而R AC - G 2比R AC G3 碳化深度要小 ， 抗碳化性能好 ， 是因 为 C G 一 2 处理液中掺有 4 0 的水泥， 水化时碳化能力较强； 而 2 8 d 抗压强度 R AC G 2 、 R AC G 3的发展较好， 甚至超过 R AC G 4 ， 其 碳化深度与 R AC G 4亦相差不大。 主要是超细矿粉活性较好 ， 与水泥水化产生的C a ( O H) ： 产生“ 二次水化” 反应， 生成的硅酸 钙水化产物进一步填充在孔隙与缝隙之中。 而且随着龄期的增 长 ， 水化反应愈充分， 生成的水化产物愈多， 对混凝土的密实性 愈好。 但在“ 二次水化” 反应中， 均需消耗一定的C a ( O H) z ， 而后 者的 C a ( O H) ： 补充不足， 硬化胶凝材料浆体中的氢氧化钙含量 降低 ， 会适当地降低混凝土的抗碳化性能 。 2 2 2 碳化时间对碳化深度的影响分析 以 4种再生混凝土的碳化时间的平方根为横坐标， 碳化深 度为纵坐标， 研究再生粗骨料经过不同化学浆液处理后其配制 的再生混凝土碳化深度与碳化时间的关系。 由图 5可以看出， R AC G1的碳化深度和碳化时间的平方根基本成一直线关系。 其他三组再生混凝土碳化深度与碳化时间的关系曲线相对较 为平缓， 碳化速率较小。 相对而言 7 d内时间内碳化速率较快， 7 d 以后碳化速率较小。 主要是超细矿物掺合料或聚合物开始渗入 骨料内部填充内部孔隙， 活性矿粉与 C a ( O H) 发生火山灰反应， 生成水化产物填充在再生骨料孔隙之中，堵塞了碳化通道。 随 着碳化时间的延长， 水化产物不断生成， 使混凝土内部的致密 性不断提高， 再生混凝土碳化速率亦会越来越小。 碳化 时间 ， mi n 图 5 碳化深度 随碳化时间的变化 2 2 3 再生混凝土微观结构对碳化的影响分析 材料的内部微观结构决定了材料的各种宏观性能， 故从微 观层次上研究了再生混凝土中水泥石基体和其界面过渡区的 改善状况， 分析对混凝土抗碳化性能的影响。 图6 ( a ) 可以看出， R A C G1的粗骨料未进行强化处理， 相对而言骨料一水泥石之间 的黏结欠紧密 ， 水泥石基体相对欠密实 ， 粉煤灰活性较差， 2 8 d 基本未参加火山灰反应， 所以颗粒呈半透明状 ， 未反应的半透 明球状粉煤灰和表面参与水化反应的超细矿粉， 颗粒填充在水 泥水化产物之问。 从图 6 ( b ) 可以分析， R AC G2再生粗骨料采 用超细掺合料的化学浆液进行浸泡处理后， 其微细颗粒的填充 作用与二次水化产物使水泥浆体毛细孔隙细化和结构致密化 ， 显著降低了再生混凝土中的大孔含量及总孔隙率， 改善了再生 混凝土界面过渡区微观结构； 同时， 矿物掺合料的加入使再生 粗集料于破碎过程中产生的微细裂缝也得到一定程度的填充， 大部分空间被致密的水化产物填充口 2 1 ， 有效的降低了混凝土的 碳化速率， 提高混凝土的抗碳化性能。 3 总结 ( 1 ) 采用化学溶液浸泡后的粗骨料配制的再生混凝土的抗 碳化能力有了一定的提高。 活性的超细活性掺合料或聚合物 ， 可以有效地改善再生粗骨料的内部孑 L 隙， 降低 C O ： 在再生混凝 土内部的扩散速度， 使碳化减少 4 0 左右， 提高再生混凝土的 抗碳化能力。 ( 2 ) 超细矿粉活性较高， 与 I 级粉煤灰一起使用产生“ 微骨 料效益” ， 不仅可以改善孔隙结构提高密实度， 而且改善了与粗 6 7 l O 9 8 7 6 5 4 3 2 1 O l gI u ， 聪 崔 驰 舵钉 ” 、 隈趟 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m