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付士峰等： 粉煤灰量对再生轻骨料混凝土的影响 7 DO I ： 1 0 1 3 9 0 5 j c n k i d w j z 2 0 1 6 0 2 0 0 3 粉煤灰 量对 再 生轻 骨料 混凝土的影响 付士峰 ， 安乐 ， 张广 田 ， 高振 国 ( 1 河北工业大学土木工程学院， 天津3 0 0 4 0 1 ； 2 河北省建筑科学研究院。 石家庄0 5 0 2 2 7 ； 3 北京科技大 学土木 与环境 工程学院 ， 北京1 0 0 8 3 3； 4 河北建研科技有限公司 ， 石家庄0 5 0 2 2 7； 5 河北建研工程技术有限公司 。 石家庄0 5 0 2 2 7； 6 石家庄铁道 大学材 料科学与工程 学院。 石家庄0 5 0 0 4 3) 【 摘要】 利用陶粒和废砖颗粒制备再生轻骨料 自 密实混凝土 ， 研究了不同粉煤灰掺量对混凝土工作性、 力 学性能、 耐久性及导热系数影响。通过对水胶 比为 0 3 9， 粉煤灰掺量分别为 1 0 、 2 0 、 3 0 、 4 0 四种混凝土的 性能的研究， 验证了在混凝土中掺人粉煤灰可以改善再生轻骨料混凝土的工作性、 强度 、 导热系数， 耐久性。结果 表明掺入胶凝材料总量 3 0 的粉煤灰， 可以有效的提高再生轻骨料混凝土的后期强度， 抗冻性。有效的降低混凝 土的导热系数， 氯离子渗透系数。但是粉煤灰掺量越大， 再生轻骨料混凝土的早期强度越低。 【 关键词】 粉煤灰； 再生轻骨料； 强度 ； 耐久性 【 中图分类号l T U 5 2 8 。 2 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 1 6 8 6 4 ( 2 0 1 6 ) 0 2 0 0 0 7 0 3 随着建 筑行业 的发展 ， 轻 骨混凝 土得 到 了广泛 的 应用。不仅可以满足建筑的设计要求， 还可以大幅度 降低结构 的 自重 ， 为超高层 的建筑奠定 了坚实的基 础。在 自密实混凝土与轻骨料混凝土的基础上发展 起来的自密实轻骨料混凝土兼有两者的优点。具有 良好地工作性能， 无需振捣 ， 满足了现代施工的要求。 而现代建筑物拆除后， 建筑垃圾 的处理一直是一 个难 以解 决的问题 ， 难 以实 现可持 续 的发展 。宋少 民 等人已经把建筑物垃圾作为混凝土骨料 ， 用来拌制混 凝 土。取 得 了较好 的效 果 ， 但 是建 筑垃圾 中有 旧混 凝 土块 、 瓷砖 、 砌块颗粒 、 砖颗 粒 ， 成 分复 杂 ， 而且 随着 建 筑物的不 同， 成分波动较大， 给再生混凝土的配制 ， 带 来了较大的技术难题。现在研究 中把建筑垃圾配制 再生混凝土或者与普通石子， 砂子骨料配制混合骨料 混凝土。而把建筑物垃圾用在配制轻骨料混凝土的 研究 还是空 白。 文中在前期试验的基础上， 把以废旧砖颗粒为主 的颗粒作为粗骨料与陶粒混合配制轻骨料 自密实混 凝土， 这样为建筑垃圾的利用提供了一个更好的利用 途径 。文 中主要 探 究 了不 同粉 煤灰 掺 量对 再生 轻 骨 料混凝土性能的影响 。为工程需 要与研 究 ， 提 供一定 的借鉴作用。 1 试验 1 1 试验原材料 水泥： 采用鼎鑫牌普通硅酸盐水泥( P 0 4 2 5 ) 。 陶粒 ： 产地廊坊文安县恒盛陶粒厂。使用前预湿， 主要 指标见表 1 。中砂： 细度模数为 2 6 ， 表观密度为 2 6 4 0 k g m， 含泥量为 3 ， 产地为石家庄。水： 自来水。 表 1 陶粒( 左) 与碎砖颗粒( 右) 的主要性能指标 碎砖颗粒： 邯郸全有生态建材公司。颗粒粒径有 51 0 m m， 1 02 0 m m， 两者按 2 ： 3进行混合。使用前 预湿 ， 主要性 能指 标见 表 1 。粉 煤灰 ： 二级 灰 ， 石 家 庄 热 电厂。 减水剂： 自己制备的高性能减水剂， 固含量 2 0 ， 最佳掺量： 胶凝材料总量的0 8 1 2 试 验方法 ( 1 ) 参照轻骨料混凝土与再生骨料配合比设计 的基 础上 ， 经反复试验调整 ， 得 到基 准配合 比， 见表 2 。 ( 2 ) 受检混凝土配合 比在基准配合 比的基础 上， 在保持水胶比， 砂率 ， 轻骨料与再生骨料比例不变 的情况下， 改变粉煤灰的掺量 ， 粉煤灰的掺量分别按 胶凝材料总量的 0 、 1 0 、 2 0 、 3 0 、 4 0 掺加 。 ( 3 ) 为了测 试不同掺量 的粉煤 灰对混 凝土工作 性 ， 强度 、 耐 久性 及 导热 系数 的影 响 。对 不 同粉 煤 灰 掺量 的受检混凝土做坍 落度试验， 扩展度实验； 3 d ， 7 d ， 2 8 d ， 5 6 d的抗压 强度 实验 ； 5 6 d抗 冻性 能 ； 2 8 d ， 5 6 d 的混凝土 的导热系数实验 。 基金项 目 河北省科技支撑项 目( 1 3 2 1 1 2 1 3 D ) ； 河北省建设科技研究指导性计划项 目( 2 0 1 5 2 1 0 ) 8 低温建筑技术 2 0 1 6年第 2期( 总第 2 1 2期 ) 表 2 基准混凝土配合 比 k g m 2实验结果及分析 2 1 不同粉煤灰掺量对再生轻骨料混凝土坍落度、 扩展度 的影 响 图 1 是不同粉煤灰掺量对再生轻骨料混凝土坍落 度和扩展度的影响结果。随着粉煤灰掺量的不断增 大， 混凝土的坍落度和扩展度不断增加。但当粉煤灰 掺量为胶凝材料总量的2 0 的时候， 混凝土的坍落度 达到最大值为2 4 5 m m， 当粉煤灰掺量为 3 0 时混凝土 的坍落度为 2 4 0 ra m， 两者相差不大 。 表 3 混凝土工作性结果 粉煤灰掺量， 一 坍落度一 扩展度 图 1 不同粉煤灰掺量对坍落度与扩展度的影响 室 螽 s o j 营 加 j 3 0- 嘿 百1 。 扩展度在粉煤灰掺量为 3 0 的时候达到最大值 为 6 6 0 m m， 随后降低。这是由于粉煤灰中存在大量的 玻化微珠， 具有较高的形态效应。而且粉煤灰的表观 密度小 于水 泥 的表 观密度 ， 等质 量取代 后 ， 使 得混 凝 土中浆体的体积增加。大量 的浆体填充在骨料的空 隙中， 包裹在骨料的表面上， 形成润滑层， 使得混凝土 的坍落度和扩展度大幅度提高 。当混凝土中粉煤 灰的含量达到 3 0 左右， 组成浆体的材料之间达到最 好的比例， 使得混凝土的扩展度达到最高， 和易性较 好 ， 见表 3 。 2 2 不同粉煤灰掺量对再生轻骨料混凝土强度的 影响 图 2是不 同粉煤灰掺量对再生轻 骨料混凝 土 3 d 、 7 d 、 2 8 d 、 5 6 d强度 的影 响结果 。随着粉 煤灰 的掺 量 的 增加， 再生轻骨料混凝土 3 d ， 7 d强度不断降低， 2 8 d强 度则缓慢增 长。在粉煤 灰掺 量为 3 0 的时候强 度 达 到最高值为 4 4 M P a 。再生轻骨料混凝土5 6 d 强度随着 粉煤灰掺量的增加速度较快， 在混凝土中粉煤灰掺量 为 3 0 时候， 强度最高为 5 7 M P a ， 随后降低。 虽然再生骨料强度较弱， 存在 的薄弱 区较多， 但 是 肖建庄等人研究认为： 从宏观角度， 再生混凝土力 学性能的影响因素 中， 新硬化水泥砂浆起决定性作 用 。而粉煤灰 直 接影 响 了水泥 石 的强度 与界 面 的 粘结强度。混凝土早期水化过程中， 粉煤灰主要起到 物理填充的作用。由于粉煤灰水化很少 ， 粉煤灰取代 了一部分的水泥， 使得水泥早期水化产物较少， 界面 的粘结力 比较弱 ， 混凝 土 3 d 、 7 d强 度随粉 煤灰 的掺量 增加 而减小 。 随着龄期的提高， 粉煤灰 的水化不断进行， 在 固 定水胶比的情况下 ， 掺入的粉煤灰可以优化混凝土中 的孔隙， 混凝土结构的密实度提高。另外 由于二次水 化使得粉煤灰中的活性 S i O ： ， 活性 A 1 ： O 大量参加反 应 ， 生成的 C SH， A F t 等水 化产 物 ， 可 以有效 的使 得混凝土界面 的粘结 性能增 强 ， 大 量消 耗 E a ( O H) ： ， 减少其在界面处的定 向生长， 使得中心质效应加强， 提高 了再 生轻 骨料 混凝 土 的强度 。另外 由于 轻骨 料 在水 化过 程 中不断返 水 ， 使 得过 渡 区的水 化更充 分 ， 界面粘结性更好 ， 再生轻骨料混凝 土强度更高 。 在水泥石中未水化的水泥颗粒与粉煤灰颗粒属 于次中心质， 为 H粒子。而水化凝胶等产物是次介 质 ， 为 L粒子。在空隙率一定的情况下， H粒子与 L粒 子比值越大， 水泥石的强度越高， 但是超过 H粒子与 L 粒子比值 的最佳值之后， 强度就会下降， 所 以粉煤灰 掺量为3 0 的时候 ， 7 d 、 2 8 d强度达到最大， 随后降低。 2 3 不同粉煤灰掺量对耐久性能 的影响 2 3 1 不同粉煤灰掺量对抗冻性的影响 试验结果 见 图 3 、 4 。经过 1 5 0个冻 融循 环后 ， 掺 加粉煤灰的混凝土质量损失率都没有超过 5 。随着 粉煤灰掺量的增加， 混凝土的质量损失率不断减小 ， 湖溉， 目 ， 髓摊密 付士峰等： 粉煤灰量对再生轻骨料混凝土的影响 9 掺量 为 3 0 和 4 0 的情况下 ， 两者质量损失率相 差不 大， 但与基准混凝土相 比， 质量损失率减低很多。经 过 1 5 0个冻融循 环后 ， 基 准混 凝 土的相 对动 弹性模 量 为 5 9 ， 试件 已经破坏 ， 而受检混凝土相对动弹性模 量都在 6 0 以上 ， 其中随着粉煤灰的掺加量增加 ， 相 对动弹模不断增加 ， 在粉煤灰掺量为 3 0 的情况下 ， 效果最好 。 寒 2 5 5 O 7 5 1 0 o 1 2 5 1 5 0 冻融循环次数， 次 一O 一 -一 1 0 ,ll - 2 0 ， 一3 0 ， 一4 0 图 3 不 同粉煤灰掺量对质量损失率的影 响 1 0 0 嵩 9 0 啦 i 掣 8 0 被 荽 7 0 6 0 2 5 5 O 7 5 1 0 0 1 2 5 1 5 0 冻融循环次数腴 +0 1 0 一2 0 t 3 O一4 0 图4 不同粉煤灰掺量对相对动弹性模量的影响 混凝土遭受冻融破坏的应力， 来源于孔隙水结冰 时的体积膨胀和结冰过程中孔隙水的迁移压力 ， 当冰 压力和水的迁移压力大于混凝土的抗拉强度时， 就产 生 了破 坏 J 。粉 煤 灰 可 以提 高再 生轻 骨 料混 凝 土 的 抗冻性 能可能是 由于在混凝 土 中掺加粉煤 灰后 ， 由于 粉煤 灰的微集 料效 应 与 火 山灰效 应 的作 用 以及 粉 煤 灰的表观密度较小 ， 其取代等质量的水泥 的时候， 浆 体 中细 颗粒 较 多 ， 可 以填充较 多 的有 害大 孔 ， 混 凝 土 结构中的大孔数量不断减小， 小孔的数量增加， 使得 再生骨料混凝土的孔结构发生较大的变化。另外 由 于轻骨料 的返水养护作用 ， 使得水化产物不断生成， 减少界面区 C a ( O H) 的定向生长， 使得混凝土结构更 加密实 。导致再 生轻骨料 抗冻性 能 提高 ， 混 凝土 质量 损失率减小 ， 相对 弹性模 量提高 。 2 3 2 不 同粉煤灰 掺量 对氯离子渗透性能 的影 响 表 4是不同粉煤灰掺量对 c 1 一 渗透性能影响的结 果 。随着粉煤 灰 的掺 量 的增加 ， C 1 一 渗 透 系数逐 渐 下 降 ， 但掺量在 2 0 一 4 0 的情况下 ， c l 一 渗透系数相差 不大 ， 并且 2 8 d的渗透系数与基准混凝土相 比变化量 比较小， 而 5 6 d的 C l 渗透系数变化量较大。掺加粉 煤灰的再生轻骨料混凝土的 c l 一 渗透系数较小的原因 是 由于 ： ( 1 ) 粉煤灰可以有效的优化再生骨料混凝土的 孔隙形态， 减小有害大孔的数量并且会导致 c l 一 渗透 的阻力增大。c l 一 渗透系数变小。 表4 不同粉煤灰掺量对抗氯离子渗透能力的影响 粉煤灰掺量 氯离子扩散系数1 0 e m 2 s 一 2 8 d 5 6 d ( 2 ) 粉煤灰参与二次水化的时候 ， 产生较多的 胶凝产物， 可以有效的堵塞孔隙， 减少 c l 一 渗透的孔道 存在， 另外水化胶凝物质也可以吸收一部分 c l 一 ， 使得 c l 一 渗透系数减小。但是粉煤灰的量提高到一定程度 后， C l 一 渗透系数不会再很明显的降低 ， 这是由于粉煤 灰对 C l 一 的阻挡和吸收有一定 的限度 。本实验粉煤 灰掺量在 2 0 3 0 的情 况下 ， C l 一 渗透 系数 变化很 小 ， 已经达到限值 。 2 4 不同粉煤灰掺量对混凝土导热系数的影响 曩 溪 m 一1 0 0 1 O 2 O 3 0 4 0 5 0 粉煤灰掺量， - -i i- -2 8 d+5 6 d 图 5 不 同粉煤灰掺量对导热系数的影响 图5是 不同粉煤灰掺量 对再生轻骨 料混凝 土 2 8 d ， 5 6 d 导热系数的影响结果。粉煤灰可以有效的降 低导热系数， 在粉煤灰掺量 1 0 ， 导热系数显著下降。 2 8 d与5 6 d的变化值都有相同的规律。但是相同粉煤 灰掺量 的情况下 ， 5 6 d混凝 土的导热系数 2 8 d导热系 6 4 2 O 2 1 0 低温建筑技术 2 0 1 6年第 2期( 总第 2 1 2期) DO I ： 1 0 1 3 9 0 5 j c n k i a , j z 2 0 1 6 0 2 0 0 4 透水性道路混凝土吸声性能研究 赵晶 ， 刘茜 ， 刘军 ( 大连交通大学土木与安全工程学院。 辽宁大连1 1 6 0 2 8) 【 摘要】 采用驻波管法对透水性道路混凝土的吸声性能进行研究， 通过改变影响透水混凝土吸声性能的 因素， 如孔隙率、 浆集比、 路面厚度、 养护龄期以及掺合料的种类和掺量等， 探究所对应的吸声系数的变化。实验 结果表明： 影响吸声系数的关键因素是孔隙率和路面的厚度。 【 关键词】 透水混凝土； 吸声系数； 孔隙率 【 中图分类号】 T U 5 2 8 0 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 1 6 8 6 4 ( 2 0 1 6 ) 0 2 0 0 1 0 0 3 0 引言 随着城市建设和汽车工业的迅速发展 ， 城市的各 类机动车辆数量急剧上升 ， 致使交通噪声污染越来越 严重 城市道路交通噪声问题已成为制约城市居民生 活环境质量提高的重要因素。车辆在路面行驶时， 噪 声主要来 自于轮 胎与 路表 间 的摩擦 ， 即路 面 轮 胎 噪 声， 因此减少路面 轮胎噪声是降低交通噪声 的主要 途径之一 。 透水性道路混凝土是一种 由一系列与外部空气 相连通的多孔骨架结构构成， 既能满足路用要求， 且 具有良好吸声降噪性能的路面铺装材料。由于其多 孔结构的特殊性 ， 保持着 1 5 2 0 的孔隙率 ， 当轮 胎在路面轧过时， 被压缩 的空气可以钻入路面的小 孔， 减弱沿轮胎方向排放的空气， 进而减少磨擦噪音， 因此如果可以借助透水混凝土的吸声性能 ， 将其应用 数。原因在于粉煤灰的存在使得混凝土的结构越来 越密实 ， 随着二次水化的不断进行， 使得结构中的连 通孔大量减少 ， 使得导热系数下降 。 3结语 ( 1 ) 在再 生轻 骨料 自密实 混凝 土 中， 加 入粉 煤 灰可以有效的提高混凝土的工作性， 后期强度 ， 耐久 性。可以有效的降低混凝土的导热系数， 氯离子渗透 系数。 ( 2 ) 当粉煤灰 的掺量在胶凝材料总量 3 0 左 右， 扩展度最高， 和易性较好 ， 混凝土的 2 8 d ， 5 6 d强度 最高， 抗冻性和抗 c l 一 渗透系数较好， 导热系数较低。 ( 3 ) 粉煤灰掺人量越大， 3 d 、 7 d强度越低， 因为 早期粉煤灰很少参与水泥水化反应 ， 导致早期强度 降低。 于路面、 隧道或构建高速公路 ， 不失为一种改善城市 声环境 、 提高生活质量 的好 方法 。文 中主要 对透水 混凝土的吸声性能进行了探索， 研究孔隙率、 浆集比、 路面厚度、 养护龄期以及掺合料的种类和掺量对透水 混凝土吸声性能的影响。 1 原材 料性 能指标及配合 比设计计算 1 1 原材料及其性能指标 ( 1 ) 水泥 ： 大连小野 田4 2 5 R普 通硅酸盐水 泥 ， 物理力学性能指标见表 1 。 ( 2 ) 粗骨料 ： 玄武 岩碎石 ， 单 一粒 径 51 0 m m， 表观密度 2 7 0 0 k g m ， 堆积密度 1 5 6 0 k g m ， 含水 率 0 8 ， 针片状 结构含量 1 3 。 ( 3 ) 减 水 剂 ： 萘 系 粉 状 高 效 减 水 剂 ， 减 水 率 为 2 0 。 ( 4 ) 矿物掺合料： 硅灰、 沸石粉。 参考文献 1 付士峰， 张广田 不同掺量粉煤灰对泡沫混凝土性能的影响 J 石家庄铁道大学学报 ( 自然版)， 2 0 1 6， ( 1 ) 2 孙跃东 ， 肖祥 ， 庞俭 ， 王涛 再 生骨料混凝土 的配合 比试验研 究 J 山东科 技大学学报 ( 自然科学版) ， 2 0 0 9， ( 1 ) ： 2 5 2 9 3 肖建庄， 刘琼， 李文贵， V iv i a n T a m 再生混凝土细微观结构和 破坏机理研究 J 青岛理工大学学报 ， 2 0 0 9 ， ( 4) ： 2 43 0 4 张剑波 ， 吴勇生 ， 孙 可伟 ， 郭远臣 再生 骨料 混凝土孔隙结 构 的试验研究 J 硅酸盐 通报 ， 2 0 1 1 ， ( 1 ) ： 2 3 9 2 4 4 5 杜婷 ， 李惠强 ， 郭太平 ， 周志强 再生骨 料混 凝土的抗氯离 子 渗透性试验研究 J 武汉理工大学学报 ， 2 0 0 6， ( 5 ) ： 3 3 3 6 6 肖 建庄， 宋志文， 张枫 混凝土导热系数试验与分析 J 建筑 材料学报 ， 2 0 1 0 ， ( 1 ) ： 1 7 2 1 收稿 日期 2 0 1 5一l 21 1 作者简介 付士峰( 1 9 8 1 一) 男， 河北衡水人， 博士研究生， 高 级工程师 ， 从事土木工程相关研究 。