再生粗集料对不同强度等级混凝土耐久性能的影响.pdf

文 章编 号 ：1 0 0 7 - 0 4 6 X ( 2 0 1 4 ) 0 3 - 0 0 4 3 0 3 生态建榜 再生粗集料对不同强度等级混凝土耐久性能的影响 E ff e c t o f R e c y c l e d C o a r s e A g g r e g a t e s o n t h e D u r a b i l i t y o f D i ff e r e n t S t r e n g t h G r a d e C o n c r e t e 李彦钊 ( 上海市建筑科学研究院，上海2 0 0 0 3 2 ) 摘 要：研 究了再生粗集料 完全取代普通粗集料对不 同强度等级的混凝土耐久性能的影响。主要从混凝土电通量、 氯离子扩散 系数 ( RCM )、抗压强度等方面来进行对比验证 。结果表明再生粗集料混凝土的耐久性较普 通粗集料的耐久性差，但随着混凝土强度等级的提 高，再生粗集料混凝土与普通粗集料混凝土耐久性能差 距缩小，因此，在 实际工程应用中可以用再生粗集料完全取代普通粗集料配制混凝土。 关键词：再 生粗集料 ；混凝土耐久性；混凝土强度等级 中图分类号 ：T U5 2 8 0 41 X7 9 9 1 文献标 志码 ：A 0 前 言 2 1 世纪初国家出台多个与固体废弃物相关的政策法规， 其中在 国家中长期科学和技术发展规划纲要 ( 2 o 0 6 2 0 2 0 年 )中明确提出了 “ 重点开发废弃物等资源化利用 技术，建立发展循环经济的技术示范模式”。我院积极 开展固体废弃物资源再利用的技术创新与推广。目前上海 地区部分企业已经开始对固体废弃物进行资源再利用，其 中部分混凝土生产企业已经开始将建筑垃圾经破碎、筛选 等工艺加工的再生粗集料用于配制混凝土。与此同时，国 内外学者同行也对再生粗集料混凝土性能进行了一定研究， 证明了不同掺量下的再生粗集料混凝土各方面力学性能只 比普通粗集料混凝土稍差，因此完全可以应用于普通工程 中。但是对再生粗集料完全取代普通粗集料混凝土耐久性 的研究较少，本文则主要从这一角度研究了再生粗集料对 于不同强度等级混凝土耐久性能的影响，通过测定再生粗 集料混凝土与普通粗集料混凝土 2 8 d 、5 6 d电通量与 2 8 d 氯离子扩散系数比较两者之间的差别。 1 试 验 1 1 试验原材料 水泥：上海金山南方水泥有限公司生产P O 4 2 5 水泥， 符合 G B 1 7 5 2 o 0 7 通用硅酸盐水泥的技术要求。 粉煤灰：太仓杰捷新型建材有限公司生产的 级 F 类粉煤灰，符合G B T 1 5 9 6 -2 0 0 5 用于水泥和混凝土中的 粉煤灰的技术要求。 矿粉 ：上海宝田新型建材有限公司生产的 $ 9 5矿粉 ， 符合 G B T 1 8 0 4 6 -2 0 0 8 用于水泥和混凝土中的粒化高炉 矿渣粉的技术要求。 砂：符合 G B T 1 4 6 8 4 -2 0 1 1 建设用砂要求的系度 模数 2 6 的中砂。 减水剂：上海建研建材科技有限公司生产的高效减水 剂，符合 G B 8 0 7 6 -2 0 0 8 混凝土外加剂的技术要求。 碎石 ：湖州新开元碎石有限公司生产的5 2 5 mm 连续级配的碎石，符合 G B T 1 4 6 8 5 -2 0 1 1 建设用卵石、 碎石I I类的技术要求，检测数据见表 1 。 再生粗集料：上海宝钢十三冶钱潘建筑材料有限公司 一 分公司生产的5 2 5 ra m连续级配的再生粗集料，符合 G B T 2 5 1 7 7 -2 0 1 0 混凝土用再生粗骨料类的技术要 求，检测数据见表 1 。 表 1 碎石、再生粗集料检测数据 4 2 0 1 4 粉 煤灰 4 3 1 2 试验方案 试验设计了3 个不同强度等级的混凝土配合比，具体 配比见表 2 。这 3 个不同强度等级的配合比分别采用再生 粗集料和普通粗集料成型，其他条件均一致，测定混凝土 2 8 d 、5 6 d的电通量和 2 8 d 氯离子渗透系数比较两者之间 的耐久性差异，考察再生粗集料对不同强度等级混凝土的 耐久性影响。 表 2 不同强度等级混凝土配合比 1 3 试验设备与方法 试验设备：混凝土氯离子扩散系数&电通量测定仪 ( C A B R R C M P 6 ) 是既可测试混凝土氯离子扩散系数，又 可测试混凝土电通量的一体机。满足标准G B T 5 0 0 8 2 -2 0 0 9 普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准对测试 设备的要求。 试验方法：混凝土抗压强度按 G B T 5 0 0 8 1 -2 0 0 2 普 通混凝土力学性能试验方法标准进行试验；混凝土电通 量及氯离子扩散系数 ( R C M法 ) 按G B T 5 0 0 8 2 -2 0 0 9 普 通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准进行试验。 2 试验结果与分析 2 1 再生粗集料对抗压强度的影响 不同强度等级的再生粗集料混凝土与普通粗集料混凝 土在成型之后标准养护2 8 d ，测得其立方体抗压强度的平 均值如图 1 所示。 C 2 O C 3 0 C 4 0 混凝土强度等级 图 l 不同强度等级混凝土 2 8 d抗压强度 coAL AsH 4 20 14 从图 1 可以看出，不同强度等级的混凝土中普通粗集 料混凝土的 2 8 d 抗压强度均好于再生粗集料混凝土 2 8 d 抗压强度，但随着混凝土强度等级的提高，再生粗集料混 凝土抗压强度与普通粗集料混凝土抗压强度的差距在不断 减少，在 C 4 0 混凝土强度等级时，再生粗集料混凝土与普 通粗集料混凝土的抗压强度基本到达一致；由于再生粗集 料的吸水率较普通粗集料大，在低强度等级时，混凝土水 胶比大，再生粗集料大量吸水导致与水泥石结合较差，在 界面处形成较多的毛细孔，影响其强度的发展，而随着混 凝土强度等级提高，混凝土胶凝材料用量增加，用水量相 应减少，水胶比减小，水泥石能够更好的包裹住再生粗集 料，提高两者间粘结性，从而提高混凝土强度。 2 2 再生粗集料对电通量的影响 电通量法是目前检测混凝土渗透性的一种常规方法， 主要是用来评价混凝土耐久性能的相对高低川 。本文分别 研究了不同强度等级的混凝土在 2 8 d 、5 6 d 龄期时电通量 的变化情况，以比较再生粗集料混凝土与普通粗集料混凝 土之间性能差距。其 2 8 d电通量值与 5 6 d电通量值结果 如图 2 、图 3 所示 ： 3 0 0 0 2 5 0 0 2 0 0 0 U 1 5 0 0 脚 t 0 0 0 踺 5 0 0 O 混凝土养护龄期f d 图 2 不同强度等级混凝土 2 8 d电通量值 如 蚰 加 加 m 0 1 5 0 0 1 0 0 0 卿 刊 嘤 5 o 0 5 6 5 7 混凝土养护龄期 d 图 3 不同强度等级混凝土5 6 d电通量值 图 2 、图 3 分别是不同强度等级混凝土试件标准养护 2 8 d 、5 6 d的电通量测试值 。由图 2 、图 3可以看出，不 同强度等级的再生粗集料混凝土电通量均大于普通粗集料 混凝土电通量，随着强度等级和龄期的增加， 再生粗集料 混凝土和普通集料混凝土的电通量减小，且二者的差距也 在减小，在 C 4 0强度等级的混凝土时，两者电通量值基本 一 致 ( 见图3 )。因再生粗集料较普通集料的吸水率大，导 致再生粗集料混凝土的内部缺陷较大，但随着混凝土强度 等级和龄期的提高，胶凝材料用量增加，用水量减少，尤 其养护后期混凝土试件内部水分挥发、胶凝材料持续水化 填补内部缺陷和毛细孔，使其混凝土耐久性能得到提高， 后期接近普通粗集料混凝土的耐久性能。 2 -3 再生粗集料对氯离子扩散系数的影响 R C M法是目 前公认的一种可以用来评估混凝土耐久性 的快速试验方法。该方法能较直观的评估混凝土耐久性能 的优劣l 2 】。本文主要研究的是不同强度等级混凝土在经过 标准养护 2 8 d之后不同集料混凝土的氯离子扩散系数， 从而比较直观的比较不同混凝土耐久性优劣，结果如图 4所示。 箍 褪 撅 C2 0 C3 0 C 4 0 混凝土强度等级 图 4 不同强度等级混凝土氯离子扩散系数 从图4可以看到，再生粗集料混凝土的氯离子扩散系 数相对同强度等级的普通粗集料混凝土氯离子扩散系数大； 随着混凝土强度等级的提高，混凝土氯离子扩散系数减小。 说明普通粗集料混凝土耐久性比再生粗集料混凝土耐久性 能好，且随着混凝土强度等级的提高，混凝土耐久性提高； 随着混凝土强度等级的提高，再生粗集料混凝土氯离子渗 透系数与普通混凝土的氯离子渗透系数差距不断减小，在 C 4 0 强度等级时，再生粗集料混凝土与普通粗集料混凝土 氯离子渗透系数基本一致，均在4 X 1 0 1 2 m 2 s 左右，说明该 强度等级下这两种混凝土耐久性能基本相近，基本规律与 上述 2 1 、2 2所得结论相似。 3 结 论 ( 1 ) 不同强度等级再生粗集料混凝土耐久性较普通粗 集料混凝土耐久性差。由于再生粗集料较大的吸水率导致 混凝土内部缺陷、界面粘结较普通粗集料混凝土的差，因 此再生粗集料混凝土耐久性会有所下降。 ( 2 )随着混凝土强度等级、龄期的提高，胶凝材料用 量增加、用水量减少，再生粗集料混凝土内部缺陷以及界 面缺陷能够得到改善，混凝土耐久性能有所提高，接近甚 至达到普通粗集料混凝土所能达到的状态。 ( 3 )在一般性的混凝土工程应用中，再生粗集料混凝 土能够完全替代普通粗集料混凝土，同时固体废弃物也得 到资源化利用。 参考文献 1 谭志催 ，李悦 混凝土电通量与氯离子扩散系数关系研究 J l商 品混 凝士 2 0 0 8 ( 3 ) ： 1 2 1 4 1 1 2 蒋冬蕾 混凝土氯离子扩散系数快速测定R C M法的应用研究【 D 杭 州： 浙江大学， 2 0 0 8 作者简介：李彦钊 ( 1 9 7 9 一) ，男 ，工程师 通讯地址 ：上海市闵行区 申富路5 6 8 号 上海市建筑科学研究院 ( 2 0 1 1 0 8 ) 收稿 日期： 2 0 1 3年 9月 2 3日 4 2 0 1 4 粉煤灰 4 5