全再生快速修补混凝土的制备及性能.pdf

中国科技核心期刊 钎 癯 建巍 呈再生快速假 m 4辄 q t 泪凝土硇甫 喧旨 及性链 徐亦冬 ， 高必新 ( 1 浙江大学宁波理工学院， 浙江宁波3 1 5 1 0 0 ： 2 中国新型建材设计研究院， 浙 江 杭州3 1 O o o 3 ) 摘要 ： 根据修补区混凝土可开放交通的要求， 优选出全再生快速修补混凝土最优配合比， 并与常用的再生粗骨料快速修补混 凝土进行 比较。结果表 明， 全再生快速修补混凝土的抗压强度和粘结强度较易满足要求； 其最优化配合比参数 为： 胶凝材料总量为 5 0 0 k g m ， 再生细骨料在细骨料 中掺量为 3 0 ， 而其砂率 为 3 5 ； 其干燥收缩略大于常用的再 生粗骨料快速修补混凝土， 但显著提 高了其抗氯离子渗透性能 。 关键词： 全再生快速修补混凝土； 强度： 干燥收缩： 抗氯离子渗透 中图分类号： T U 5 2 8 3 1 ； X 7 9 9 1 文献标识码： A 文章编号： 1 0 0 1 7 0 2 X( 2 0 1 3 ) 1 0 0 0 3 2 0 3 P r e p a r a t i o n a n d p r o p e r t i e s o f r e c y c l e d r a p i d r e p a i r c o n c r e t e XU Yi d o n g ， GA 0 Bi x i n ( 1 N i n g b o I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y o f Z h e j i a n g U n i v e r s i t y ， N i n g b o 3 1 5 1 0 0 ， Z h e j i a n g ， C h i n a ： 2 C h i n a N e w B u i l d i n g Ma t e r i a l s D e s i g n R e s e a r c h I n s t i t u t e ， Ha n g z h o u 3 1 0 0 0 3 ， Z h e j i a n g ， C h i n a ) Ab s t r ac t ： Ac c o r d i n g t o t h e r e q u i r e me n t s o f tr a f f i c o p e n i n p a t c h a r e a c o n c r e t e ， t h e o p t i mu m pr o p o r t i o n o f r e c y c l e d r a p i d r e - p a i r c o n c r e t e wa s o b t a i n e d， a n d t h e p e r f o r ma n c e wa s c o mp a r e d wi t h t h a t o f t h e c o mmo n r e c y c l e d c o a r s e a g g r e g a t e r a p i d r e p a i r c o n c r e t e Th e r e s u l t s i n d i c a t e t h a t c o mp r e s s i v e s t r e n g t hs a n d b o n d i n g s t r e n g t h s o f t h e r e c y c l e d r a p i d r e p a i r c o n c r e t e c a n b e me t e a s i l y T h e o p t i mu m p r o p o fli o n pa r a me t e r s o f r e c y c l e d r a p i d r e pa i r c o n c r e t e a r e a s f o l l o ws ： t h e t o t a l c e me n t i t i o u s ma t e r i a l s i s 5 0 0 k g m ， a n d t h e d o s a g e o f r e c y c l e d fin e a g g r e g a t e i n fi n e a g g r e g a t e 3 0 ， a n d s a n d r a t i o 3 5 Dr y i n g s h rin k a g e o f r e c y c l e d r a pi d r e p a i r c o n c r e t e i s s l i g h t l y mo r e t h a n t h a 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 r a p i d r e p a i r c o n c r e t e ， b u t c h l o rid e p e n e t r a t i o n r e s i s t a n c e o f r e c y c l e d r a p i d r e p a i r c o n c r e t e i s i mp r o v e d o b v i o u s l y Ke y wo r ds ： r e c y c l e d r a p i d r e p a i r c o n c r e t e ； s t r e n g t h； d r y i n g s h r i n k a g e ； c h l o r i d e p e n e t r a t i 0 n r e s i s t a n c e 再生混凝土一般是指将废弃混凝土经过破碎、 分级、 清洗 和筛分后制成混凝土骨料， 部分或全部取代天然骨料( 主要是 粗骨料) 制备而成的混凝土， 其相关研究成果较多， 技术相对 较为成熟， 已经广泛应用于实际工程， 取得了很好的社会和经 济效益_l - 2 。 而在再生粗骨料的制备过程中也不可避免地产生 了部分粒径小于5 m I i l 的再生细骨料， 研究表明， 用再生细骨 料全部取代天然河砂制备的混凝土 -I工 1- z , 甚至优于天然河砂制 备的普通混凝土 。为更加规范地指导再生骨料的生产和在 基金项 目： 宁波市社会发展项 目( 2 0 1 2 C 5 0 0 4 7 ) ； 宁波市网上技术市场产学研技术攻关类项 目( 2 0 1 2 B 3 1 0 1 0 ) 收稿 日期： 2 0 1 3 0 6 一 叭 作者简介： 徐亦冬 ， 男 ， 1 9 8 0年生， 江西南 昌人， 硕士， 副教授 。 地址： 浙 江省宁波市鄞 州区浙大 宁波 理工学 院土 建分院 ， E ma i l ： 3 0 3 9 7 6 0 4 】 6 3 c o m 。 3 2 新型建筑材料 2 0 1 3 1 0 混凝土中的应用， 国家先后出台了G B T 2 5 1 7 6 -2 0 1 0 混凝 土和砂浆用再生细骨料 和 G B T 2 5 1 7 7 -2 0 1 0 混凝土用再 生粗骨料 ， 为更有效地拓展再生骨料的使用途径提高其综合 效益，而开展使用粗、细骨料都采用再生骨料的混凝土的研 究， 从而提出了全再生混凝土的制备和应用5 1 。 随着水泥混凝土路面破损而急需修补，国内外针对不同 的修补要求和工程概况，开展了不同品种和类型的快速修补 混凝土的研究， 取得了较好的应用成果6 ， 特别是利用破损 水泥混凝土路面制成的再生粗骨料制各的再生骨料快速修补 混凝土， 不仅解决了废弃混凝土的处理问题， 也缓解了天然骨 料的供需矛盾， 具有很高的推广应用价值l l0 1 。尹健 1 11 总结确定 了修补区混凝土 1 d 可开放交通的控制参数为： ( 1 ) 修补区混 凝土的抗折强度最低要达到设计强度的7 0 ； ( 2 ) 新、 老混凝 土界面的粘结强度不小于1 1 5 M P a ； ( 3 ) 修补区混凝土抗压强 度不得小于 1 5 M P a 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 徐亦冬， 等： 全再生快速修补混凝土的制备及性能 本文开展粗、细骨料都采用再生骨料的全再生骨料快速 修补混凝土的配合比设计研究，结合修补区混凝土1 d 可开 放交通的控制参数，得出其最优配合比并与制备技术相对成 熟的再生粗骨料快速修补混凝土进行干燥收缩和抗氯离子渗 透性能进行比较， 以综合评价全再生快速修补混凝土性能。 下，采用最优化的全再生快速修补混凝土与常用的再生粗骨 料快速修补混凝土进行干燥收缩和抗氯离子渗透性能比对试 验， 以综合评价全再生快速修补混凝土。 混凝土干燥收缩和抗 氯离子渗透性能试验参照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。 1 试验 2 试验结果及讨论 1 1 原材料 水泥： P 0 4 2 5 水泥， 比表面积3 6 1 m 2 k g 。 再生粗细骨料： 由破损水泥混凝土路面加工而成， 其部分 性能指标见表1 。 表 1 再生骨料的性 能指标 从表 1 可以看出，再生细骨料的吸水率较大为6 5 ， 容 易造成混凝土干散难以成型， 为保证混凝土的工作性， 配合比 设计中细骨料同时采用部分天然河砂， 其细度模数为2 4 2 ， 级 配区间2 。 快速修补剂： 以江苏苏博特新材料股份有限公司生产的 S B T J K 一 2 4 型快速修补剂为基材复合再生微粉制成。 减水剂： 上海花王化学有限公司产M i g h t y 一 1 0 0 萘系高效 减水剂。 1 2 试验方案 以修补区混凝土设计强度为4 5 M P a ， 2 4 h 需开放交通的 控制参数为基准设计全再生快速修补混凝土配合比，由于水 灰比对强度的影响很大已成共识，故在此不考虑水灰比的影 响，结合前期试验和借鉴其它快速修补混凝土水灰比的使用 情况， 包括再生骨料的吸附水在内的 “ 水灰比” 初步定为0 - 3 。 本试验主要研究胶凝材料总量、再生细骨料在细骨料中掺量 和砂率对全再生快速修补混凝土强度的影响。为保证全再生 快速修补混凝土的工作性， 均掺加一定量的减水剂， 快速修补 剂掺量为 1 8 ， 其试验配合比 见表2 。 ， 表 2 全再生快速修补混凝土配合 比 k g m 在试验得出满足修补区混凝土 1 d可开放交通的要求 2 1 强度 全再生快速修补混凝土的1 d强度见表3 。 表 3 全再生快速修补 混凝 土的 1 d强度 从表3 可以看出，参照修补区混凝土 l d 可开放交通的 要求， 4 组混凝土抗压强度和粘结强度均能满足要求， 而抗折 强度只有 N 3 和 N 4可以满足。综合考虑较高的平均抗折强 度、 抗压强度和粘结强度， 最优混凝土配合比应该为全再生快 速修补混凝土N 4 。 2 2 干燥收缩 - 参照全再生快速修补混凝土N 4 的配合比，细骨料全部 采用河砂， 而其它参数不变， 制备常用的再生粗骨料快速修补 混凝土 N C ，其 1 d 抗折强度、抗压强度和粘结强度分别为 3 2 1 、 2 2 3 4 和 1 3 3 M P a ， 能够满足修补区混凝土1 d 可开放交 通要求。 在此， 对比了混凝土N 4 和N c的收缩性能， 其试验结 果如图l 所示。 图 1 全再生快速修补混凝土的干燥收缩 快速修补混凝土收缩性能是其关键性能之一，收缩较大 或收缩不协调都可能导致修补混凝土开裂和新老混凝土的分 离 。从图1 可以看出， 全再生快速修补混凝土N 4 与常用的 N C的干燥收缩6 0 d 后均慢慢趋于稳定， 其稳定值相近， 仅增 加了7 左右。结合 N 4 和 N C的强度来看， 全再生快速修补 混凝土强度略高于再生粗骨料快速修补混凝土，强度的提高 N E W BUI L Dl NG M AT ER I AL S 33 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 徐 亦冬 ， 等： 全再生快速修补混凝土的制备及性能 可以增强自 身抵抗收缩变形的能力，但其密实度的增加会导 致蒸发相同水分使混凝土受到的毛细管张力增大，从而增大 干燥收缩， 两者共同作用使得N 4 干燥收缩略大于N C的值。 2 3 抗氯离子渗透性能 混凝土在成型过程中不可避免地存在一些裂缝和孔隙， 使得混凝土具有一定的渗透性，而氯离子侵蚀是影响混凝土 耐久性的最主要因素之一。采用R C M法测试了快速修补混凝 土N C和N 4的2 8 d 抗氯离子渗透性能。结果显示， 全再生快 速修补混凝土N 4 的氯离子扩散系数为6 3 x 1 0 m 2 S ，再生粗 骨料快速修补混凝土N C的氯离子扩散系数为1 1 1 x l 0 - 1 z m 2 s 。 根据 R C M法测试的氯离子扩散系数评价标准 ， 全再生快速 修补混凝土N 4的氯离子渗透性能评价为“ 低” ， 评价等级“ 较 好” ； 而再生粗骨料快速修补混凝土N C的评价等级为“ 一般” 。 由此可见，全再生快速修补混凝土提高了其抗氯离子渗透性 能。全再生快速修补混凝土中的再生细骨料和河砂互相搭配， 可以改善骨料的颗粒级配， 增大其初始堆积密度， 有利于胶凝 材料的水化， 从而提高其密实度， 降低氯离子扩散系数【 1 引 。 3 结论 ( 1 ) 根据修补区混凝土1 d 可开放交通的要求， 优选出 最 优全再生快速修补混凝土配合比参数为：胶凝材料总量为 5 0 0 k m 。 ， 再生细骨料在细骨料中掺量为3 0 ， 砂率为3 5 。 ( 2 ) 全再生快速修补混凝土的干燥收缩略大于再生粗骨料 快速修补混凝土， 但显著提高了其抗氯离子渗透性能。 参考文献 ： 1 1 付亚伟 ， 蔡 良才 ， 吴永根 ， 等 灾后废 旧水泥混凝土全再生利用技 术研究 J 】 四川大学学报 ： 工程科学版 ， 2 0 1 0 ， 4 2 ( 5 ) ： 2 6 3 2 7 0 E v a ng e l i s t a L， Br i t o J DMe c h a n i c a l b e h a v i o r o f c o n c r e t e ma d e w i t h fi n e r e c y c l e d c o n c r e t e a g g r e g a t e s f J 】 C e me n t a n d C o n c r e t e C o mp o s i t e s ， 2 0 0 7， 2 9( 5 )： 3 9 7 4 0 1 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m 混凝土世界， 2 0 1 1 ( 2 ) ： 8 2 8 5 孙家瑛 ， 耿健 再生细骨料粒径及掺量对混凝土抗冻性 能的影响 J 1 _建筑材料学报 ， 2 0 1 2 ， 1 5 ( 3 ) ： 3 8 2 3 8 5 张建伟 ， 池彦忠 ， 曹万林 ， 等 全再生骨料混凝土高剪力墙的振动 台试验 J 1 _ 建筑科 学与工程学报， 2 0 1 2 ， 2 9 ( 1 ) ： 2 1 2 6 梁 国彪， 尹健 ， 李益进 掺 复合功能掺合料 快速修补混凝 土的试 验研究【 J J 铁道科学与工程学报， 2 0 0 7 ， 4 ( 3 ) ： 4 8 5 2 W h i t i n g D， Na q i M S t r e n g t h a n d d u r a b i l i t y o f r a p i d h i g h wa y r e - p a i r c o n c r e t e s f J C o n c r e t e I n t e r n a t i o n a l ， j 9 9 4 ， 1 6 ( 9 ) ： 3 6 4 1 唐杰 军， 姜晖粗骨料对高性 能快速修补混凝土力学性能影响 的 研究 J _ 中外公路， 2 0 0 9 ， 2 9 ( 1 ) ： 1 9 2 1 9 5 陈德鹏 ， 刘纯林 ， 赵方冉 高流动性超 早强路面修补混 凝土的试 验研究f J 公路， 2 0 0 6( 1 1 ) ： 1 3 9 1 4 3 胡习阳 再生骨料快速 修补混 凝土的 耐久 性能研 究 J 】 中外公 路 ， 2 0 0 7 ， 2 7 ( 4 ) ： 2 7 2 2 7 5 尹健 高性能快 速修补 混凝土 的研 究与应 用 D 长 沙： 中南大 学 ， 2 0 0 3 洪锦祥， 缪 昌文 。 黄 卫， 等 快速修补 混凝土的收缩性 能及其评 价方法研究 公路 ， 2 0 0 6( 7 ) ： 1 7 5 1 7 8 谢友均 ， 马 昆林 ， 龙 广成 ， 等 矿物掺 合料对混凝 土中氯离子渗 透性 的影响 J _硅酸盐学报， 2 0 0 6 ， 3 4 ( 1 1 ) ： 1 3 4 5 1 3 5 0 A 北方涂料院 2项发明专利申请成功 北方涂料工业研究设计院收到国家专利局的2项发明专利权通知书， 其发明专利 耐高温抗冲刷无机防护涂 料 及好 一种耐高温重防腐涂料用有机一 无机杂化树脂的制备 正式通过授权。 飞机发动机、 汽车发动机、 燃气轮机的工作环境复杂， 要求涂层不但要耐高温、 抗冲刷， 还要具备耐湿热、 耐盐 雾等性 能， 目前市场上的耐高温涂料很难满足高温 ( 6 0 0) 、 湿热、 盐雾并存环境下发动机部件 的防护要求 。 耐 高 温抗冲刷无机防护涂料 专利是针对发动机研制的一种新型无机防护涂料。提高了发动机相关部件的耐高温等性 能， 延长了发动机的使用 寿命 。 该技术产品具有 良好的耐湿热 、 耐盐雾 、 耐滑 油、 耐燃油 以及某些特定 的合成油等性 能， 能够满足发动机工作环境 的需求。 在防腐涂料领域， 目前的基料树脂主要是有机材料， 但是单纯的有机材料在防腐蚀过程中只能突出某一方面 的性能， 不能同时具有耐介质与耐温或耐侯性。 一种耐高温重防腐涂料用有机一 无机杂化树脂的制备 专利通过溶 胶凝胶技术， 合成了一种三维立体结构的聚合物材料， 用于制备重防腐涂料。 该树脂制备的涂料既有无机材料的耐 热性、 耐候性及耐介质性， 同时兼具有机材料的柔韧性、 可施工性等， 达到在苛刻腐蚀环境下长效防护的目的。能广 泛应用于重防腐领域， 尤其是在苛刻腐蚀环境的重防腐涂层技术领域， 极具推广价值。 ( 雪) 3 4 新型建筑材料 2 0 1 3 1 0 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m