再生骨料特性对再生混凝土强度和碳化性能的影响.pdf

第 1 5 卷第 2期 2 0 1 2年 4月 建筑材料学报 j oURNAL OF B UI I DI NG MATERI AL S Vo 1 1 5 NO 2 Ap r ， 2 01 2 文章编号 ： 1 0 0 7 9 6 2 9 ( 2 0 1 2 ) 0 2 0 2 6 4 0 4 再生骨料特性对再生混凝土强度和碳 化性能 的影响 崔正龙 ， 路 沙沙 ， 汪振 双 ( 1 辽宁工程技术大学 建筑工程学院 ， 辽宁 阜新 1 2 3 0 0 0 ； 2 大连理工大学 建筑材料研究所 ， 辽宁 大连 1 1 6 0 2 4 ) 摘要 ：为 了评 价 再生 骨料表 面砂 浆 的强度 及 附着 率对 再 生 混凝 土 性 能 的影 响 ， 以 再 生骨 料表 面不 同的砂 浆 强度及 附着率 为 变量 ， 配制 了不 同强度 等 级 的再 生 骨料 混凝 土 ， 通 过 对 比性 强 度 试验 和 碳 化试验 评 价 了再 生混凝 土 内部 存在 的 2个界 面过 渡区 与混凝 土性 能的 关 系 结 果表 明 ： 以高 强度 原 生混凝 土 为再 生骨料 配制 相 对较低 强度 等级 的再 生骨料 混 凝 土 时 ， 其 强度 与普 通 混凝 土 几 乎相 同 ， 再 生骨料 表 面砂 浆的 强度及 附着率对 再 生骨料 混凝 土强 度影 响 不 大 ， 但 碳 化 深 度有 所 增 大 ； 以 相 对较低 强度 原 生混 凝土 为再 生骨料 配制 同强度 等级 以上 的再 生骨 料 混凝 土 时 ， 其 强度 与 普 通 混 凝土相差较大， 再生骨料表面砂浆的强度及 附着率对再生混凝 土强度影响较 大， 碳化深度也相应 增 大 关 键词 ：再 生骨料 混凝 土 ； 砂 浆 附着率 ；砂 浆强度 ； 界 面过 渡 区 中国分 类 号 ： TU5 2 8 7 9 文 献标 志码 ： A d o i ： 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 7 9 6 2 9 2 0 1 2 0 2 0 2 3 I nf l u e n c e o f Re c y c l e d Ag g r e g a t e o n S t r e n g t h a n d Ant i c a r b o na t i o n Pr o p e r t i e s o f Re c y c l e d Ag g r e g a t e Co nc r e t e CUI Zhe n g l o n g ，LU Sha s ha ， W AN G Zhe n s hu an g ( 1 Co l l e ge of Ci vi l a nd Ar c hi t e c t ur a l Eng i n e e r i n g，I i a o ni ng Te c hni c a l Uni v e r s i t y，Fux i n 1 23 00 0，Chi na 2 I ns t i t u t e o f Bu i l d i n g M a t e r i a l s，Da l i a n Uni Ve r s i t y of Te c hno l og y，Da l i a n 1 l 60 24，Chi na) Ab s t r a c t ：I n f l u e n c e o f s u r f a c e mo r t a r s t r e n g t h a n d a d h e s i v e r a t e a r o u n d c o a r s e a g g r e g a t e o n r e c y c l e d a g g r e g a t e c o nc r e t e ( RAC) we r e i nve s t i g a t e d Co nc r e t e o f di f f e r e nt s t r e ngt h we r e p r e pa r e d wi t h r e c y c l e d a g gr e g a t e o f d i f f e r e n t s u r f a c e mo r t a r s t r e n g t h a n d a d h e s i v e r a t e t o i n v e s t i g a t e t h e i r p r o p e r t i e s I t h a s b e e n s h o w n t ha t ， f o r l o w s t r e ng t h r e c yc l e d a gg r e g a t e c o nc r e t e wi t h hi g he r s t r e ng t h o r di n a r y c on c r e t e， t h e s t r e ng t h o f r e c y c l e d a g gr e g a t e c o nc r e t e a nd or d i na r y c o nc r e t e a r e ne a r l y t h e s a m e，a n d t h e e f f e c t o f s u r f a c e m o r t a r s t r e ngt h a nd a d he s i v e r a t e a r ou nd c o a r s e a gg r e g a t e o n r e c y c l e d a g gr e ga t e c on c r e t e i s l o w ，whi l e t h e c a r b on i z a t i o n de pt h o f r e c y c l e d a g gr e g a t e c o nc r e t e i s hi g he r t h a n t ha t of or d i na r y c on c r e t e；o n t h e ot h e r ha nd，f or r e c y c l e d a gg r e g a t e c o nc r e t e p r e p a r e d by l o w s t r e n gt h o r d i n a r y c o nc r e t e，t he r e a r e g r e a t d i f f e r e nc e s be t we e n r e c y c l e d a gg r e g a t e c o nc r e t e a n d o r d i n a r y c on c r e t e，t he e f f e c t o f s ur f a c e mo r t a r s t r e n gt h a nd a dh e s i ve r a t e a r ou nd c oa r s e a g gr e g a t e o n r e c yc l e d a gg r e ga t e c o nc r e t e i s s i g ni f i c a nt a nd c a r b on i z a t i o n de pt h i s i nc r e a s i ng Ke y wo r d s ：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 ；mo r t a r a d h e s i v e r a t e ；mo r t a r s t r e n g t h；i n t e r r a c i a l t r a n s i t i o n z o n e 收稿 日期 ： 2 0 1 0 - 1 2 - 0 1 ；修订 日期 ： 2 0 1 1 - 0 8 0 1 基金项 目： 辽宁省教育厅资助项 目( 2 0 0 8 2 8 2 ) ； 博士后基金资助项 目( 2 0 0 8 A0 0 2 ) 第一作者 ： 崔正龙( 1 9 7 4 ) ， 男 ， 吉林延吉人 ， 辽宁工程技术 大学副教授 ， 工学博士 E ma i l ： c u i 0 8 l 5 1 2 6 c o rn 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 2 期 崔正龙 ， 等 ： 再生骨料特性对再生混凝 土强度和碳化性能 的影 响 2 6 5 随着城市基础建设和新兴住房投资规模 的不断 扩大 ， 混凝土 已经成为使用量最多的建筑材料之一 ， 每年 仅用 于生 产混 凝 土 的天然 骨料 就要 耗费 掉几 十 亿 t ， 长此 以往就不可避免地造成天然骨料资源 的 枯竭 口 据不完 全 统 计 ， 中 国仅 在 建 筑 物 的改 建 、 扩 建和旧建筑物拆除方面， 每年就要产生 0 3 0 4亿 t 混凝土 固体废弃物_ 2 除此之外 ， 地震等突发事件 也会 给社 会产 生 庞 大 的建 筑 垃圾 ， 在 五 一二 汶 川 大 地 震 中产 生 的 混 凝 土 固 体 废 弃 物 量 就 达 到 了 近 2 亿 t 引 从保护环境以及 资源有效利用等观点出发 ， 有 效处 理和 再生 利用 混凝 土 固体 废 弃物 ，使 它成 为反 复循 环型 可利 用再 生 资源 ，不仅 有 利 于保 护 天然 骨 料资源免于枯竭 4 ， 也能减 轻对环境 的破坏 ，保护 人类 赖 以生存 的环 境 ， 走 上 可 持 续 发 展 的 良性 循 环 道路 本文以再生骨料表面不 同的砂浆强度及砂浆 附 着率 为变 量 ， 配制 不 同强度 等级 的再 生混 凝 土 ， 通过 对 比性强 度试 验和 碳化 试验 来评 价再 生 骨料 混凝 土 内部存 在 的 2个 界 面过渡 区与混凝 土 性能 的关 系 1 试验概 况 1 1试 验 用材料 1 1 1 再生 粗骨 料 试验 用 的再生 粗 骨料是 先 在实 验室 浇注 强 度 等 级分 别为 C 2 0 ， C 4 o ， C 6 0的原 生 混凝 土 ， 自然 养 护 6 个月 后 ， 用撞 击式 破 碎 机 对 原 生 混凝 土进 行 1次 破 碎、 磨矿机研磨 2次后分别制得骨料表面不同砂浆 附着率的再生粗骨料 ， 经筛分组配后再生粗骨料 的 最大 粒径 控制 在 2 5 mm 表 1为 再 生 粗 骨料 和对 比 用普 通天 然骨 料 的 基本 性 质 表 1中的 附着 砂 浆 强 度是指 配 制各 强度 等级 原生 混凝 土 时所取 的砂 浆 经 自然养护 6 个月后的抗压强度 ， 砂浆附着率是指 附 着砂浆占再生骨料质量 的比值 ， 计算方法如下 ： 砂浆附着率 一 _ 二 1 0 0 j h 式 中 ： m 为 附 着 砂 浆 状 态 试 料 的 绝 干 质 量 ， k g ； 为用盐酸浸渍后除去附着砂浆试料的绝干质量 ， k g 表 I 不 同粗骨料 的基本性质 T a b l e 1 Ba s i c p r o p e r t i e s o f d i f f e r e nt c o a r s e a g g r e g a t e s 1 1 2再 生混凝 土 试验采用由不同强度等级原生混凝土制备 的再 生 粗 骨料 ( 编 号 分 别 为 A， B 1 ， B 2 ， C) 来 配 制 C 3 o ， C 5 O再 生骨 料混 凝 土 试 件 ， 同 时 制 备 对 比用 普 通 混 凝 土试 件 水 泥采 用 4 2 5普 通 硅 酸盐 水 泥 ， 密 度 为 3 1 6 g c m。 ； 细 骨料 使 用 河 砂 ， 表 观 密 度 为 2 6 5 g cm。 ，吸水率 为 2 9 6 9 6 ( 质 量 分 数) ， 细 度模 数 为 2 7 8 ； 混凝土拌和物坍落度控制在 ( 8 2 5 )c m， 含 气量 控 制在 ( 3 5 1 5 ) ( 体 积 分 数 ) ； 外 加 剂 采用 了多羧 酸系 高性 能 AE减 水 剂 ； 配 制 C 5 0混 凝 土时 添加 了掺和料硅粉 ( S F ) ， 其 密度 为 2 2 0 g c m ， 比表 面 积为 2 0 2 5 m 2 k g ， S i 0 2 含 量 ( 质 量 分 数 ) 为 9 6 2 ， 以内掺法取代水泥质量 的 1 o ； 水 为普 通 自来水 表 2为 C 3 0 ， C 5 0混 凝 土 的配合 比 1 2试 验方 法 1 2 1 强 度试 验 混 凝 土抗 压 强度试 验 根据 GB 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 再生骨 料混 凝 土 与 对 比用 普 通 游 凝 土 试 件 均 为 边 长 1 5 0 mm的立方体标准试 件， 经 2 8 d标准养 护之后 进 行抗 压强 度测 试 1 2 2 混凝 土碳 化试 验 混凝 土 的碳 化试 验根 据 GB 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 ， 即在 ( 2 0 2 ) ， 相 对 湿 度 ( 7 0 5 ) ， 二 氧 化碳 质 量分 数 为 ( 2 0 3 ) 的条件 下试 件 开始碳 化 试 验 ， 达 到 3 ， 7 ， 1 4 ， 2 8 d龄期时分别测其碳化深度 不同骨料再 生混凝土与普通混凝 土试件 均为 1 0 0 m mX 1 0 0 mm 4 0 0 1 T l I n的长方体试件 ， 试验前提前 2 d将试件从标准 养护箱 中取 出， 在 6 O下烘 干 4 8 h之后 进行碳化 试验 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 第 2期 崔正龙 ， 等 ： 再生 骨料 特性 对再生混凝土强度 和碳 化性 能的影响 2 6 7 C2 0 - A C40 一 B l C4 0 一 B2 C6 0 一 C N D 图 3 C 3 o ， C 5 0 混 凝土的碳化深度 F i g 3 Ca r b o n a t i o n d e p t h o f C3 0 a n d C5 0 c o n c r e t e ( 2 8 d ) 3 结 论 ( 1 ) 以高强度 的原 生混 凝 土 为再 生 骨料 来 配 制 相对较低强度等级 的再生骨料混凝 土时， 再生骨料 混凝土的强度与普通混凝土几乎相 同， 再生骨料表 面附着砂浆的强度及附着率对再生骨料混凝土强度 影响不大， 但使其碳化深度有所增大 ( 2 ) 以相 对较低 强 度 原 生 混 凝 土 为 再 生 骨 料 配 制同强度等级 以及 较高强度 等级再生骨料 混凝土 时 ， 再 生骨 料混 凝 土 的强度 与普 通混凝 土 相差 较 大 ， 也就是 说 再生 骨料 表 面附着 砂浆 的强 度及 附着 率 对 再生骨料混凝土强度影 响较大 ， 使其碳化深度也相 应 增 大 ( 3 ) 以相 对 较低 强 度 原 生 混凝 土 为 再 生 骨 料 配 制同等强度等级 以及较高强度等级再生骨料混凝土 时 ， 因原 生骨 料 表 面 附着 的 旧砂 浆 的强 度 比新砂 浆 的强度低 ， 混 凝 土 的 裂缝 发生 在 原 生 骨 料 表 面 与 附 着 砂浆 的 旧界 面过 渡 区 ， 而不 是 在 新 砂 浆 的 界 面过 渡 区 与 此相 反 ， 以相 对较 高强 度原 生混 凝土 为再 生 骨料配制相对较低强度等级的再生骨料混凝土时 ， 混凝 土 的裂缝 发生 在再 生 骨料 与新砂 浆 的新 界 面过 渡 区 ， 而不 是 原 生 骨料 表 面 与 附 着砂 浆 的 旧界 面过 渡 区 参 考文献 ： 1 邓 寿昌， 张学兵 ， 罗迎社 废弃混凝土再生利用的现状分析与研 究展望E J 混凝 土， 2 0 0 6 ( 1 1 ) ： 2 0 2 4 DENG Sh o u c h a n g， ZHANG Xu e b i n g， LUO Yi n g s he Ab a n d o n t h e c o nc r e t e p r e s e n t c o n d i t i o n o f t he r e b o r n e xp l o i t a t i o n a n a l y s i s a n d t h e r e s e a r c h o u t l o o k E J C o n c r e t e ， 2 0 0 6 ( 1 1 ) ： 2 0 2 4 ( i n Ch i ne s e ) E z 张金喜 ， 张建华 ， 邬长森 再生混凝土性能和孔结构的研究口 建筑材料学报 ， 2 0 0 6 ， 9 ( 2 ) ： 1 4 2 1 4 7 ZHANG J i n x i ， ZHANG J i a n h ua ， W U Ch a n g s e n S t u d y o n p r o p e r t i e s a n d p o r e s t r u c t u r e o f r e c y c l e d c o n e r e t e E J J o u r n a l o f Bu i l d i ng M a t e r i a l s ，2 0 0 6， 9( 2 )： 1 4 2 1 4 7 ( i n Ch i n e s e ) E 3 3 崔正龙 ， 北迁政文 ， 田中礼治 固体废 弃物再 生骨料 混凝 土的耐 久性试验研究E J 硅酸盐通报 ，2 0 0 9 ， 2 8 ( 5 ) ： 1 0 4 2 1 0 4 5 CUI Zh e n g l o n g， KI TATS UJ I M H， TANAKA R J S t u d y o n du r a b l e e x pe r i m e n t 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 e d b y s o l i d wa s t e J B u l l e t i n o f t h e C h i n e s e Ce r r mi c S o c i e t y ， 2 0 0 9 ， 2 8 ( 5 )： 1 0 42 1 0 4 5 ( i n Ch i n e s e ) E 4 崔正 龙， 庄宇 ， 汪振 双 关 于再 生骨料混凝土 干燥 收缩裂缝 的试 验研究 E J 四川大学学报 ： 工程科 学版 ， 2 0 1 0 ， 4 2 ( 5 ) ： 1 6 0 1 6 3 CU I Zhe n g l o n g， ZH UANG Yu， W ANG Zh e n s h u a n g S t u dy o n d r y i n g s h r i n k i n g c r a c k 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 J o u r n a l o f S i c hu a n Un i v e r s i t y： Eng i n e e r i n g Sc i e n c e， 2 0 1 0， 42 ( 5 )： 1 6 O 一 1 6 3 ( i n Ch i n e s e ) 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m