双掺粉煤灰、石灰粉对再生细骨料混凝土抗压强度的影响.pdf

1 0 低温建筑技术 2 0 1 3年第 1 l 期( 总第 1 8 5 期) 双掺粉煤灰 、 石灰粉对再生 细骨料混 凝土抗压 强度 的影 响 刘炯盼， 张婷璐， 蒋超逸， 季燕雯 ( 上海海事大学海洋科学与工程学院。 上海2 0 1 3 0 6 【 摘要】 通过立方体抗压强度试验 ， 研究了石灰粉等质量取代粉煤灰并掺入再生细骨料混凝土中对其抗 压强度的影响。 试验结果表明： 石灰粉等量取代粉煤灰使得再生细骨料混凝土抗压强度增加 ， 增加了早期抗压 强度； 随着石灰粉等量取代粉煤灰的取代率增加 ， 再生细骨料混凝土不同临期下的抗压强度也会相应的变大 ； 随着石灰粉取代粉煤灰率的增加， 再生细骨料混凝土抗压强度的离散性会不断提高， 且 口值随龄期的增长而 变大。 【 关键词】 再生细骨料混凝土 ； 粉煤灰； 石灰粉； 抗压强度； 离散性 【 中图分类号】 T U 5 2 8 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 1 6 8 6 4 ( 2 0 1 3 ) 1 1 0 0 1 0 0 3 ，近年来我国的城镇化在不断地发展 ， 建筑垃圾不 断增加 ， 为了解决不断增多的建筑垃圾， 再生骨料混 凝土这个概念被提了出来。然而， 目前国内外研究人 员对再生纽骨料混凝土 自身的性能做过较多的研究 ， 但对于矿物掺合料( 如粉煤灰、 石灰粉) 对再生细骨料 混凝土性能 的影响及其程度研究则相对较少。现有 研究表明， 再生骨料和各种掺合料的适应性比较好， 超细矿粉和普通矿粉复掺能够明显提高再生混凝土 强度； 不同掺和料对再生细骨料混凝土耐久性的影 响是不同的， 两种掺和料复合相比单一掺和料效果更 好； 复合种类对再生细骨料混凝 土的耐久性影响明 显， 以 1 0 0 的再生细骨料应用于再生混凝土中是可 行的 。同时， 采用普通混凝土抗压检测方式测定的 再生细骨料混凝土的破坏过程与形态与普通混凝土 相类似。 文中拟研究以粉煤灰与水泥 的质量比 2 ： 8 作为基准配比的前提下， 逐步将石灰粉等质量取代粉 煤灰掺人( 取代率 0 、 4 、 8 、 1 2 、 1 6 ) ， 最后在养 护不同龄期后 ( 3 d 、 7 d 、 2 8 d 、 5 6 d ) 分别测试其抗压强 度， 并与单掺 2 0 粉煤灰的再生细骨料混凝土的抗压 强度进行 比较， 从而为再生细骨料混凝土的推广应用 提供理论依据。 1 试验 1 1 试验材料 水泥： 海螺牌 P 0 4 2 5水泥； 石灰粉： 上海金山生 产的生石灰， 在室内空气 中自然熟化而成的粉末 ， 用 0 2 5 ra m方孔筛过筛， 取粉末装入防潮塑料瓶备用( 有 效钙含量 - - 8 5 ) ； 粉煤灰 ： 级粉煤灰 ， 4 5 I m筛的筛 余为 1 4 8 ， 需水量比为 9 8 6 ， 烧失量为5 7 9 ， 其 各项性质满足 G B T 1 5 9 6 2 0 0 5 用于水泥和混凝土 中的粉煤灰 中关于矿物外加剂的要求 ； 粗骨料 ： 采用 碎石， 粒径为 51 5 n m a ； 细骨料： 全部采用再 生细骨 料 ， 即将路面废弃混凝土， 经人工破碎 ， 清洗、 筛选、 分 级得到的连续级配细骨料( 粒径范围在0 1 5 5 m m) ； 水 ： 自来水。 1 一配合 比 再生细骨料混凝土的胶凝材料为水泥、 粉煤灰和 石灰， 本试验的细骨料全部采用再生细骨料 ， 试验在 双掺粉煤灰和石灰粉的工况下进行。以粉煤灰与水 泥的质量比2 ： 8 作为基准配比， 在此基础上石灰粉等 质量取代粉煤灰， 取代 比率分别为 0 、 4 、 8 、 1 2 和 1 6 。再生细骨料混凝土的水灰比为0 5 5 ， 设计强度 为 C 2 5 。 表 I 再生细骨料混凝土配合比 k g i n 1 3 试验方法 1 3 1 试验制备 根据表 I的数据配置和称量再生细骨料混凝土拌 合物， 之后将拌合物放人 l O O m ml O O m m X l O O m m试 模中， 将装有拌合物的试模放在振动台上震实 ， 用抹 刀抹平表面 ， 静置 2 4 h后拆模、 标记编号 ， 拆模后立即 放入养护池中进行养护。 基金项目 2 0 1 2 年度上海大学生创新活动计划项目助( C X S 2 0 1 2 0 8 0 1 7 ) 刘炯踢等： 双掺粉煤灰、 石灰粉对再生细骨料混凝土抗压强度的影响 1 3 2测试方法 将养护至规定龄期时的试件从水中取出， 放在阳 光下晒干后， 选取试件的测量面( 测量面应平整干燥 ， 使受力均匀) ， 然后将再生细骨料混凝土试样放置在 万能试验机底座中心上。启动万能试验机， 当上压板 与试件上方接近时， 调整试件的位置， 使之处于中央， 从而接触均匀。试验全程数据 由计算机 自动采集( 采 用 S m a r t T e s t 测试系统) ， 加荷速度为 5 k N s ， 可直接计 算机上读取测得的抗压强度。 抗压强度的计算公式为： = ( F A) 0 9 5 ( 1 ) 式中 为混凝土立方体抗压强度， M P a ； F为试 件破坏荷载， N； A为试件承压面积， - n 。 2 试验结 果及分析 双掺粉煤灰与石灰粉对再生细骨料混凝 土抗压 强度的影响。不同 比例的石灰粉取代粉煤灰影响再 生细骨料混凝土抗压强度的试验结果见表 2及图 1 。 表 1 再生细骨料混凝土抗压强度试验值 M P a 3 d 7 d 2 8 d 5 6 d 序号 实测值 平均值 实 测值 平均值 实测值 平均值 实 测值平均 值 2 0 0 3 0 9 l 2 6 2 1 1 2 0 7 2 7 4 2 8 4 2 0 9 2 6 9 2 O 8 2 5 8 3 o l 6 5 2 0 9 2 0 9 3 0 2 2 8 4 3 5 1 3 2 7 2 I 1 2 9 3 3 3 1 2 2 8 2 7 6 3 7 6 2 o 4 2 4 0 2 4 3 2 8 7 2 8 3 3 7 2 3 6 3 2 6 1 2 8 7 3 4 1 从图 l 可以看出， 当石灰粉等量取代粉煤灰时， 对 再生细骨料混凝土 的抗压强度会产生一定 的影 响。 当养护龄期为 3 d时 ， 石灰粉的含量为 4 、 8 、 1 2 和 1 6 时的抗压与单掺 2 o 粉煤灰的抗压强度相比， 强度分别 减小 了 2 1 7 和增加 了 2 5 、 2 1 1 和 1 8 7 ； 当 养 护 龄 期 为 7 d时， 抗 压 强 度 增 加 了 1 1 6 、 1 2 4 、 2 4 7 和 2 0 8 ； 当养护龄期为 2 8 d 时， 抗压强度增了8 8 、 8 8 、 8 6 和 1 4 2 ； 当养 护龄期 是 5 6 d时， 抗压 强度增加 了 3 9 2 、 6 8 6 、 1 5 7 和 9 2 0 。由以上数据可得出结论， 当养护的 龄期相同时， 粉煤灰和石灰粉双掺的再生细骨料混凝 土的抗压强度随着石灰粉含量的增加而不断增加 ， 当 石灰粉含量为 1 2 时， 增幅最大 ， 且早期强度增加最 为显著， 同时随着石灰粉等量取代粉煤灰的取代率提 高， 再生细骨料混凝的土抗压强度也会相应 的增加。 可见， 适量添加石灰粉能提高已掺有粉煤灰的再生细 骨料混凝土的抗压强度。 一 O 石灰粉 一 4 石灰粉 - - 4 t- - 8 石灰粉 一 l 2 石灰粉 。 。 1 6 石灰粉 。 图l 双掺石灰粉、粉煤灰的再生细骨科 混凝抗压强度关系曲线 出现添加适量石灰粉增强粉煤灰再生细骨料混 凝土抗压强度现象的原因可能是 ： ( 1 ) 石灰粉的掺入可改善混凝土的级配， 骨料 之间存在着许多的缝隙， 石灰粉的加入可以有效的填 充这些缝隙， 并且大大减少再生细骨料混凝土 自身裂 缝的产生， 从而大幅改善 了胶凝材料的填充性 ， 提高 了硬化水泥浆体的抗压强度。 ( 2 ) 石灰粉本身是碱性的， 在粉煤灰再生细骨 料混凝土中掺入石灰粉后边会形成碱性环境， 从而激 发粉煤灰活性 ， 又由于石灰粉遇水会大量放热， 因此 粉煤灰的火山灰效应大大加速。 ( 3 ) 石灰粉对有利于 c S的水化。C ， s在水 化时会释放大量的 c a 离子， 当钙离子扩散到 C a C O ， 颗粒表面时会产生对 c a “的物理吸附作用 ， 大部分的 C a ( O H) ： 就会在碳酸钙表面生长形成大晶体从而有 利于界面粘结。C a C O ， 表面吸附了钙离子， 使其颗 粒表面的状态得到了明显的改善， 这一改变又增强 了 C a C O ， 与水化 C ， S颗粒之间的粘结， 增加了再生细骨 料混凝土的强度。在 C a C O 颗粒表面上生长的， 降 低了钙离子的浓度， 加快了 c ， s的水化， 在早期这种效 应 由为显著 。 而当石灰粉掺量继续增加到 1 6 ， 再生细骨料混 凝土后期强度降低， 这可能是因为随着石灰粉掺量的 继续增加， 再生细骨料混凝土内部积累了大量的 C a ( O H) ， 而 C a ( O H ) 在水泥石和集料界面生长成过量 大晶体且并未细化， 过量 C a ( O H) ： 不仅使再生细骨料 善髓瞬幽辖 6 3 6 9 9 8 9 3 堪 2 6 l 掩 & 4 4 4 ； l A 8 5 6 2 弛弛 5 8 5 2 2 2 i ， 一 A 6 8 l 5 7 6 ； ， 一 A 6 2 4 l I oo 2 2 l ， 一 A 7 站 0 5 7 柏 2 如 7 5 4 ； 号 t 6 O 7 口 。 ，l CJ 5 一 A 1 2 低温建筑技术 2 0 1 3年第 1 1 期( 总第 1 8 5期) 混凝土孔隙结构疏松， 导致再生细骨料混凝土试件的 孔隙率显著增大， 而且受力的时候， 还成为容易相互 错位的滑面， 从而造成了混凝土强度的下降。 4 3 石灰粉取代率对抗压强度离散性的影响 3 1 抗压强度标准差 混凝土强度的离散性一般由其抗压强度标准差 仃 来表示 ， 标准差越大， 离散性越强。其计算公式为： 三 2 、 一 D 一 一 i 一 ， 式中 为第 i 个试块的抗压强度； r r t ： 为 个立 方体的平均抗压强度值。 o 、 O 4 8 1 2 1 6 石灰粉取代粉煤灰率 图2石灰粉取代率与单掺2 0 粉煤灰再生细 骨料混凝土抗压强度标准差的关 系 图 2为 口随石灰粉取代率变化的曲线。由图可 知， 双掺石灰粉与粉煤灰的再生细骨料混凝土， 对单 掺 2 0 粉煤灰再生细骨料混凝土的叮值的影响随石 灰粉取代率的提升而显著提升。其离散性越大， 说明 了其成型后各部分强度的差异性也越大。但此种变 化趋势并非一定的， 仍可能随实验条件的不同而发生 变化。若当 叮超出 J G J 5 5 2 o o 0 ( 普通混凝土配合 比 设计规程 的要求 ， 则需对其进行进一步的修订 。 3 2 抗压强度标准差随龄期变化规律 龄期 d 一 O 石灰粉 一 6 石灰粉 +8 石灰粉 - ,* - 1 2 石灰粉- * - 1 6 石灰粉 图3 石灰粉取代粉煤灰在不 同龄期下抗压强度标准差的影响 图3为石灰粉取代粉煤灰在不同龄期下的抗压强 度标准差的变化情况与规律。从图中可以看出， 盯的 值随龄期的增大而增大， 且随石灰粉取代粉煤灰的比 率的增高而逐渐增大。说明掺人石灰粉后 ， 其对掺有 粉煤灰的再生细骨料混凝土的抗压强度将产生较大 的作用 ， 值较不掺的试件变化明显且迅速。 4结语 ( 1 ) 石灰粉等量取代粉煤灰会使得再生细骨料 混凝土抗压强度增加 ， 主要增加了早期抗压强度。 ( 2 ) 随着石灰粉等量取代粉煤灰的取代率的增 加， 再生细骨料混凝土抗压强度也会相应的提高， 最 佳的取代率为 1 2 一1 6 之间， 超过 1 6 后反而会有 所下降。 ( 3 ) 随着石灰粉取代粉煤灰率的增加， 再生细 骨料混凝土抗压强度的 仃值会不断变大， 且 叮也随龄 期的不断增大而增大， 说明其对再生细骨料混凝土有 较大影响。 参考 文献 1 李志刚， 张健， 李秋义， 等 再生骨料和矿物掺合料对再生混 凝土强度的影响 J 低温建筑技术， 2 0 0 9 ， 3 1 ( 1 1 ) ： 1 4 2 崔素萍。 杜鑫， 兰明章， 等 不同矿物掺和料对再生细骨料混 凝土耐久性影响的研究 J 混凝土世界， 2 0 1 1 ， ( 2 ) ： 8 2 8 5 3 肖建庄， 李佳彬， 孙振平， 等 再生混凝土的抗压强度研 究 J 同济大学学报( 自然科学版) ， 2 0 0 4 ， 3 2 ( 1 2 ) ： 1 5 5 8 15 6 1 4 吴相豪、 朱涛矿物掺合料影响再生细骨料混凝土性能的试 验研究 D 上海： 上海海事大学硕士论文， 2 0 0 9 ， ( 7 ) ： 5 9 7 6 o2 5 肖建庄， 范玉辉 ， 林壮斌 再生细骨料混凝土抗压强度试验 J 建筑科学与工程学报， 2 0 1 1 ， 2 8 ( 4 ) ： 2 6 2 9 【 收稿日期 2 0 1 3 - 0 8 - 3 0 作者筒介】 刘炯踢( 1 9 9 1 一) ， 男， 上海人， 本科， 研究方向： 港 口航道与海岸工程。 本刊投稿 需知 低温建筑技术 编辑部所录用的稿件要求： 1 论文是作者独立取得的原创性研究成果 ， 内 容不涉及国家机密。 2 论文未曾以任何形式、 用任何文种在国内外 公开发表过 。 3 内容不侵犯他人著作权和其他权利， 否则著 作权人将承担由于论文内容侵权而产生的全部责 任， 并赔偿由此给编辑部造成的全部损失。 I 1【 ， D 冒 I 墨， o