粉煤灰掺量对再生混凝土性能的影响.pdf

文 章编 号 ：1 0 0 7 - 0 4 6 X ( 2 0 1 1 ) 0 3 - 0 0 0 7 - 0 2 粉 黻： 粉煤灰掺量对再生混凝土性能的影响 I n flu e n c e o f F l y As h Co n t e n t o n Re c y c l e d Co n c r e t e P e r f o r ma n c e 李兵 ，蒋玲健 ，王 明，张洁 ，等 ( 上海海事大学 海洋环境 与工程 学院，上海 2 0 1 3 0 6 ) 摘要： 通过抗压试验、氯离子渗透试验和快速冻融试验，研究了粉煤灰掺量对再生混凝土抗压强度、抗氯离子渗透性能及抗冻 性 能 的影 响。 结果 表 明 ：粉 煤灰掺 量 为 1 0 ％ 的再 生混 凝 土的 抗压 强度 比 未掺 粉煤 灰 再生 混凝 土的 抗压 强度 高 出 1 1 ％ 灰掺 量 为 2 0 ％ 和 3 0 ％ 的再 生 混凝 土的 抗压 强度 略低 于 未掺粉 煤 灰再 生混 凝 土的抗 压 强度 ；再 生混凝 土抗 氯 离子渗 透 能力随着粉煤灰掺量的增加而逐渐增强 ，粉煤灰掺量> 2 0 ％ 时，再生混凝土就具有较强的抗氯离子渗透能力 ；粉煤灰 掺 量对 再 生混 凝土 抗 冻性 能没 有 明显影 响 。 关键词： 再生混凝土；粉煤灰掺量 ；抗压强度 ；抗渗透；抗冻性 中 图分 类 号 ：T U5 2 8 ． 2 文 献标 识 码 ：A 0前 言 再生混凝土是指将废弃混凝土块清洗、破碎、筛分后 按一定比例相互配合， 作为部分或全部集料拌制而成的一种 绿色混凝土。现有研究成果表明，在拌制再生混凝土的过 程中掺入适量的粉煤灰能有效改善再生混凝土的某些性能。 李俊和王军强等[ 2 ] 研究了粉煤灰掺量对再生混凝土强 度的影响，结果表明，随着粉煤灰掺量的增加，再生混凝 土强度逐渐降低；而王武祥和程海丽等[ 3 ． ] 的试验结果显示， 随着粉煤灰掺量的增加，再生混凝土的强度是先增大后减 小。K ． Y ． A n n等I 5 1采用 A S T M C 1 2 0 2法研究粉煤灰对再生 混凝土抗氯离子渗透性的影响，试验表明，掺粉煤灰能够 有效提高再生混凝土抗氯离子渗透能力。K o u 1 6 】 的试验得出 掺加粉煤灰同时又采用蒸汽养护时提高再生混凝土抗氯离 子渗透的效果更加明显。李占印[ 7 】的试验得出用 1 2 ％的粉 煤灰取代水泥改善再生混凝土抗冻性能的效果不明显 ； S a l e m ts ] 的试验表明粉煤灰掺量为2 8 ％时，再生混凝土抗冻 性能得到了明显改善。鉴于目前国内外的研究现状，本文 拟系统研究粉煤灰掺量对再生混凝土抗压强度、抗氯离子 性能及抗冻性能的影响规律，为粉煤灰再生混凝土在工程 中应用提供理论基础。 1试验 1 ． 1试验材料及配合比 基金项目：上海市大学生创新基金项目：上海海事大学科研基金项目( 2 0 1 0 0 0 7 3 ) 。 水泥：P ． 0 4 2 ． 5 海螺牌水泥；粉煤灰：Ⅱ级粉煤灰， 4 5 m筛筛余为 1 4 ． 8 ％，需水量比为 9 8 ． 6 ％，烧失量为 5 ． 7 9 ％；再生集料：由路面废弃混凝土加工而成，粒径为 5 — 2 0 m m；细集料：河砂，细度模数为 2 ． 8 2 ；水：饮用水。 由于现行规范还未给出再生混凝土的配合比设计，本 次试验按普通混凝土设计规程进行配合比设计，水灰比为 0 ． 5 8 。试验中采用的各组再生混凝土配合比见表 1 。 表 1 再生混凝土配合比 1 ． 2 试验 方法 1 ． 2 ． 1抗压强度试验 再生混凝土抗压试件采用 1 0 0 m m 1 0 0 m m1 0 0 m m 的立方体，试件成型后在标准养护箱中养护 2 8 d ，按照 J T J 2 7 0 — 1 9 9 8《 水运工程混凝土试验规程》规定的方法， 在 液压万能试验机上测定再生混凝土抗压强度。 1 ． 2 ． 2氯离子渗透试验 ( A S T M C 1 2 0 2 法 ) A S T MC 1 2 0 2直流电量法的试验装置见图 1 。混凝土 试件采用 1 O 0 x 1 O 0 m m的圆柱体，标准养护 2 8 d后， 将试件两端各切除 2 5 m m制成标准试件，将标准试件 3 ／ 2 0 1 1 粉煤灰 7 进行真空饱水后安装在两端安置铜网电极的氯离子渗透仪 上，并用玻璃胶密封接口处。在正极端注入 0 ． 3 m o l ／ L的 N a O H溶液，负极端注入 3 ． 0 0 ％的N a C 1 溶液，试验在6 0 V 电压下进行，每隔 3 0m i n 记录一次电流， 持续 6 h ，计算 6 h 通过的总电量，用来评定混凝土的抗氯离子渗透性。 图1 AS T MC 1 2 0 2直流电量法测试装置简图 1 ． 2 ． 3快速冻融试验 本次冻融试验方法是按照 G B J 8 2 —1 9 8 5《 普通混凝土 长期性能和耐久性试验法》中抗冻性能试验的 “ 快冻法”进 行的。再生混凝土抗冻试验采用 1 0 0 m m 1 0 0 V l l l2 a _ 4 0 0 m m 的棱柱体试件，试件成型、拆模后放入水中养护 2 8 d ，试 验前将试件从水中取出，擦去表面水后用动弹模测定仪测 量试件的自 振频率和动弹性模量，用电子秤称取试件质量， 作为评定再生混凝土试件抗冻性的起始值，然后将试件放 入试验箱中进行冻融。每冻融循环一次历时4～ 5 h ，试件 中心温度分别控制在 ( 一 1 7 2 )℃和 ( 8 2 )o C。经过 2 5 次冻融循环后将试件取出，测量试件的自 振频率、动弹 性模量以及质量，计算相对动弹性模量和质量损失率。 2试验结果与分析 2 ． 1抗压强度 2 8 d 养护龄期的再生混凝土试件抗压强度试验结果见 图2 。从图2 可以看出，粉煤灰掺量为 1 0 ％的再生混凝土 抗压强度高于未掺粉煤灰再生混凝土抗压强度，提高了 1 1 ％左右；粉煤灰掺量为2 0 ％和 3 0 ％的再生混凝土抗压 强度略低于未掺粉煤灰再生混凝土抗压强度。试验结果表 明，粉煤灰对再生混凝土抗压强度有一定的影响，随着粉 煤灰掺量的增加，再生混凝土抗压强度是先增加后减小。 3 8 d 星3 6 皆3 4 3 2 粉煤灰掺量／ ％ 图 2 粉煤灰掺量对再生混凝土抗压强度的影响 8 CD 工 ASH 3 ／ 2 01 1 4 0 2 ． 2 氯离子渗透性能 2 8 d 养护龄期的再生混凝土试件氯离子渗透试验结果 见图3 。从图3 可以看出，随着粉煤灰掺量的增加， 再生混 凝土试件 6 h 导电量逐渐减小。粉煤灰掺量为 1 0 ％、2 0 ％ 和 3 0 ％的再生混凝土 6 h 导电量比未掺粉煤灰再生混凝土 分别降低约2 5 ％、5 8 ％和7 2 ％。试验结果表明，在再生混 凝土中掺入粉煤灰能够显著提高再生混凝土抵抗氯离子渗 透能力，随着粉煤灰掺量的增加，再生混凝土抵抗氯离子 渗透能力逐渐增强。 3 0 00 曲 2 0 0 0 O 1 O 2 O 粉煤灰掺量／％ 图 3 粉 煤灰 掺量 对再 生 混凝 土 6 h导 电量 的影 晌 美国按照 A S T M C 1 2 0 2 标准，测定混凝土 6 h 导电量， 根据导电量的大小对混凝土进行分类，见表 2 。从图 3 的 试验结果可以看出，当粉煤灰掺量为2 0 ％时，再生混凝土 试件 6 h导电量2 0 ％时， 再生混 凝土仍具有较强的抗氯离子渗透能力。 表 2 AS T MCl 2 0 2导电量及其对混凝土分类 2 ． 3 抗冻性 能 经过 2 5 次冻融循环后，再生混凝土试件的动弹性模 量及质量的实测值见表 3 。根据再生混凝土试件冻融前后 的动弹性模量及质量损失可以计算出试件的相对动弹性模 量和质量损失率。相对动弹性模量等于冻融后的动弹性模 量除以冻融前的动弹性模量；质量损失率等于冻融前的质 量减去冻融后的质量，再除以冻融前的质量，计算结果见 表 3 。 从表 3 可以看出，无论是掺粉煤灰的再生混凝土试件 f 下转第1 1 页) 3轻质固化粉煤灰无侧限抗压强度的设定方法 轻质固化粉煤灰施工后作为永久构造物固化后要有自 立性，能承受其上部构造的重力及施工荷载，并要满足作 为附属设施基础的需要，另外，需要满足运营后的荷载要 求。因此，设计的无侧限抗压强度要与填土体产生的应力 相适应，并应考虑必要的安全系数。作为永久结构，在长 期荷载作用下安全系数为3 ，在施工荷载下安全系数可用 1 。 无侧限抗压强度，根据需要可参照经验配合比进行选定， 并通过试验加以确认。另外，经验证明，强度在 0 ． 5 M P a 以下的轻质固化粉煤灰不易采用。 4结 论 ( 1 ) 通过对轻质固化粉煤灰的设计荷载、体积质量、 强度和配合比选择的原则分析，确定固化粉煤灰在不同回 填场合下的设计计算方法。 ( 2 ) 用轻质固化粉煤灰填筑时，要根据设计条件确定 轻质固化粉煤灰的体积质量和强度，使填筑体能满足设计 要求。其中强度采用无侧限抗压强度。 ( 3) 轻质固化粉煤灰体积质量有搅拌后的湿润体积 质量、硬化后的湿润体积质量和干燥体积质量。硬化后的 体积质量与搅拌后的湿润体积质量有所降低，但变化不是 很大。硬化时间长的干燥体积质量与搅拌后的湿润体积质 量相差较大。在设计中一般采用硬化时间长的干燥体积质 量。可以通过试验确定搅拌后的湿润体积质量和干燥体积 质量的关系。一般可以通过测定搅拌后的体积质量确定硬 化后的干燥体积质量。 收稿 日期： 2 0 1 0年 1 0月 2 8日 ( 下转第1 1 页) 还是未掺粉煤灰的再生混凝土试件，其相对动弹性模量都 比较小，接近6 0 ％，其中粉煤灰掺量为 1 0 ％和 2 0 ％的再 生混凝土试件的相对动弹性模量与未掺粉煤灰再生混凝土 的比较接近，为 6 5 ％左右，掺量为 3 0 ％的再生混凝土相 对动弹性模量为 7 0 ． 1 ％，比未掺粉煤灰的再生混凝土增大 6 ． 8 0 ％。另外， 从表3 还可以得出，经过 2 5 次冻融循环后， 再生混凝土试件的质量损失率比较小，为 0 ． 0 7 7 ％～ 0 ． 1 3 ％， 其中粉煤灰掺量为 3 0 ％ 的再生混凝土试件的质量损失率 最小，为 0 ． 0 7 7 ％。试验结果表明，再生混凝土的抗冻能 力比较弱，粉煤灰对再生混凝土抗冻性能的影响不明显。 袭 3 2 8 d养护龄期的再生混凝土试件冻融循环试验结果 3结 论 ( 1 ) 粉煤灰对再生混凝土抗压强度有一定的影响。粉 煤灰掺量为 1 0 ％的再生混凝土抗压强度高于未掺粉煤灰再 生混凝土抗压强度的 1 1 ％左右，粉煤灰掺量为2 0 ％和3 0 ％ 的再生混凝土抗压强度略低于未掺粉煤灰再生混凝土的抗 压强度。 ( 2 )粉煤灰能够显著提高再生混凝土抵抗氯离子渗透 能力，随着粉煤灰掺量的增加，再生混凝土抵抗氯离子渗 透能力逐渐增强。 ( 3 ) 再生混凝土的抗冻能力比较弱，粉煤灰掺量对再 生混凝土抗冻性能的影响不明显。 参考文献 [ 1 】李俊， 尹健， 周士琼， 等． 粉煤灰与矿渣对再生集料混凝土力学性能影响 的研究[ J ] ． 混凝土， 2 0 0 5 ， 1 8 8 ( 6 ) ： 8 0 ：- 8 6 ． [ 2 ]王军强，陈年和，蒲琪． 再生混凝土强度和耐久性能试验 [ J 】 ． 混凝土． 2 0 0 7 ， 2 l 1 ( 5 ) ： 5 3 5 6 ． 【 3 】王武祥， 程清波． 粉煤灰掺量对再生混凝土性能影响的研究【 J 】 l 混凝土 与水泥制品， 2 0 1 O f 】 ) ： 4 ． 8 ． [ 4 ]程海丽． 用比强度法分析粉煤灰在再生混凝土中的火山灰效应[ J ] ． 混 凝土． 1 9 9 6 ( 2 ) ： 2 2 ． 2 4 ． [ 5 】K． Y ． An n ， H． Y ． Mo o n， Y ． B． Ki m， J ． R y o u ， Du r a b i l i t y o f r e c y c l e d a g g r e g a t e c o n c r e t e u s i n g p o z z o l a n i c ma t e r i a l s[ J ]． Wa s t e Ma n a g - e me n t ， 2 0 0 8( 2 8 ) ： 9 9 3 — 9 9 9 ． [ 6 】Ko u S C ， P o o h C s ， C h a n D． P r o p e r t i e s o f s t e a m c u r e d r e c y c l e d a g g r e g a t e f l y a s h c o n c r e t e [ C】 ． P r o c e e d i n g s o f t h e I n t e r n a t i o n a l C o n f e r e n c e o n S u s t a i n a b l e wa s t o ma n a g e me n t a n d r e c y c l i n g ： Co n s t r u c t i o n a n d d e mo l i t i o n wa s t e ， 2 0 0 4 ． [ 7 】李占印， 再生集料混凝土性能的试验研究[ D 】 ． 西安： 西安建筑科技大学 硕士学位论文． 2 0 0 3 ． [ 8 】S a l e m R M， B u r d e t y e E G ， J a c k s o n N M． Re s i s t a n c e t o f r e e z i n g a n d t h a wi n g o f r e c y c l e d a g g r e g a t e c o n c r e t e [ J ] ． AC I Ma t e r i a l s J o u r n a l ， 2 0 0 3 ， 1 0 0 ( 3 ) ： 2 1 6 - 2 2 5 ． 收稿日期： 2 0 1 0年 l 2月 2 0日 3 ／ 2 0 1 1 粉煤灰 1 1