再生粗骨料掺入粉煤灰水工混凝土流动性和抗压性分析.pdf

年第 期（第 卷）黑龙江水利科技 （）文章编号：（）再生粗骨料掺入粉煤灰水工混凝土流动性和抗压性分析石海兰，赵正强（海城市水利事务服务中心，辽宁 海城 ）摘要：试验采用均匀设计法，以 、粉煤灰等量替代水泥和再生粗骨料等量替代天然粗骨料，通过试验设计 种配合比研究探讨了 再生水工混凝土的流动性和抗压强度，经线性回归分析揭示粉煤灰掺量的影响规律。结果显示：随粉煤灰掺量的增大再生水工混凝土坍落度呈先增加后减小的变化趋势，粉煤灰的微集料效应可以改善新拌混凝土保水性、黏聚性，但掺量不宜超过 ；抗压强度随粉煤灰掺量的增加而减少，但整体仍能达到 设计强度要求，可以为优化设计再生水工混凝土配合比提供一定借鉴。关键词：再生骨料；粉煤灰掺量；抗压强度；水工混凝土中图分类号：文献标识码：收稿日期 作者简介 石海兰（），女，辽宁海城人，助理工程师，研究方向为水利水电工程等；赵正强（），男，辽宁海城人，助理工程师，研究方向为水利水电工程、水土保持、水文水资源等。经破碎、清洗、分级等一系列技术工艺处理后，将按国家标准拆除后的废弃混凝土块以适当比例混合配制成再生粗骨料替代天然骨料，可以配制出再生混凝土（）。然而，在破碎过程中再生混凝土损伤积累，这使得内部通常存在许多细微裂缝，加之其孔隙率大、级配不佳等，较同配合比的普通混凝土其工作性和力学性能偏低 。再生与天然骨料相比存在较大差异，如再生骨料形状多角、粒径变化大、颗粒较粗，骨料上黏结有水泥浆或砂浆黏结，其黏结程度取决于扎碎的粒度和原混凝土等级，再生粗骨料具有吸水率高、抗磨性能低、质量轻、黏附力小等特点；另外，再生粗骨料往往存在一定的污染杂物，致使混凝土力学和耐久性较差。粉煤灰是发电厂生产的一种矿物掺合料，在水化产物激发下可以发生反应生成具有凝胶特性的产物，有利于改善再生混凝土的表观质量与力学性能，具有量大价优、降低生产成本、节约水、减少环境污染等优点。但与水泥相比粉煤灰的活性较低，掺粉煤灰再生混凝土的早期强度偏低，粉煤灰取代水泥量是影响其 抗压强度的重要因素。对于河道整治工程中透水性要求较高、强度要求较低的生态护坡，可以利用再生骨料配制多孔混凝土，充分发挥再生骨料的高透水性的特点，从而实现河流与岸坡之间的能量物质交换，更好地维护河岸带生态环境、河堤护坡稳定性和生物多样性。因此，本试验利用均匀设计法，以资源化利用建筑垃圾为出发点，以粉煤灰、再生粗骨料等量替代水泥和天然粗骨料的方式探讨再生水工混凝土性能，充分发挥粉体的界面强化效应和优化组合作用，切实提升再生水工混凝土的强度以及工作性能，为确定符合设计要求的最优配合比提供参考依据。原材料性能水泥：本试验选用金隅牌 级水泥，细度 ，初、终凝时间 和 ，、抗压强度 和 。粉煤灰：本试验选用鞍山诚达电厂生产的 类级粉煤灰，细度 ，密度 ，需水量比 ，烧失量 ，活性指数 ，主要化学成分见表 。年第 期（第 卷）黑龙江水利科技 （）表 粉煤灰化学成分化学成分 含量 砂：本试验选用海城市天然河砂，粒径 ，细度模数 ，中砂，依据 建筑用砂 规定测试砂的物理性能及颗粒级配，如表 所示。表 砂的物理性能与级配参数细度模数含水率 含泥量 密度 （）压碎值 含泥量 孔隙率 累计筛余 再生粗骨料：通过回弹检测将废弃水工构筑物快速分级，再利用颚式破碎机破碎、筛分配制成连续级配的碎石，其针片状含量 ，压碎值 ，密度 ，粒径 ，再生粗骨料 、和 吸水率依次为 、。减水剂：本试验选用科隆 型聚羧酸高性能减水剂，推荐掺量 （以胶凝材料总量计），减水率 ，泌水率比 ，含气量 ，初凝试件之差 。拌和水用普通自来水。试验方案 配合比设计试验设计混凝土标号 ，以 、粉煤灰替代水泥和再生粗骨料等量替代天然粗骨料的方式，采用均匀设计法并参照 水工混凝土配合比设计规程 制定 组配合比，如表 所示。通过室内试验，探讨不同粉煤灰掺量和再生骨料替代率的混凝土流动性及 、抗压强度。表 再生水工混凝土配合比编号标号水胶比粉煤灰掺量 原材料用量 （）水水泥粉煤灰砂再生粗骨料减水剂 试件制作根据设计配合比和现行规程有关要求，经称量、拌和、振捣、成型养护等操作制作边长 的立方体试件，并测定各试验方案拌合物流动性及其 、抗压强度，为了保证测试精度每组 个试件，每种配合比配制 个试块，试验共制作 个。流动性试验参照 普通混凝土拌合物性能测试方法标准 测定不同配合比再生水工混凝土流动性，如表 所示。结合坍落度试验可知，以 、粉煤灰等量替代水泥和再生粗骨料等量替代天然粗骨料配制的混凝土保水性、黏聚性较好，可以满足施工技术要求。抗压强度试验采用 微机控制压力试验机测定各试验方案混凝土的 、抗压强度，控制加载速率 ，试验数据取 个试件平均值，结果如表 。表 拌合物坍落度测试值编号 坍落度 表 再生水工混凝土抗压强度编号 粉煤灰掺量 抗压强度 结果与分析 拌合物流动性 年第 期（第 卷）黑龙江水利科技 （）以粉煤灰掺量为变量测试不同配合比的拌合物坍落度，以揭示再生水工混凝土流动性受粉煤灰掺量的影响特征，如图 所示。图 拌合物流动性流动性是反映水工混凝土和易性的主要参数之一，对保证混凝土的正常浇筑施工具有重要作用。从图 可以看出，随着粉煤灰掺量的增加拌合物坍落度表现出先上升再下降的变化趋势，掺 粉煤灰时拌合物的流动性最好，掺量不超过 时粉煤灰可以在一定程度上改善拌合物流动性，更好地满足正常施工要求。从作用机理上，这是因为 类级粉煤灰中存在大量的玻璃体等微珠，微粉颗粒较细发挥着一定的滚珠效应，有利于减小骨料与浆体间的界面摩擦力，从而使得再生水工混凝土流动性明显提高。另外，粉煤灰的微集料效应保证了再生水工混凝土良好的保水性、黏聚性，但是在单位用水量和水胶比不变的情况下，粉煤灰掺量达到 以上时整个粉料体系具有较高的比表面积，若此时仍保持用水量不变则会降低拌合物坍落度。不同龄期抗压强度以粉煤灰掺量为变量测试不同配合比的试件 、抗压强度，以揭示再生水工混凝土力学性能受粉煤灰掺量的影响特征，如图 所示。图 再生水工混凝土抗压强度由图 可知，粉煤灰掺量越高则再生水工混凝土强度越低，尤其是 、抗压强度呈明显变化特征，掺 粉煤灰时再生水工混凝土抗压强度最高，、龄期最高达到 和 。从作用机理上，这是因为在用水量保持不变的情况下，颗粒较细的粉煤灰具有减缓水化反应速率的作用，从而使得 （早期）抗压强度整体低于基准试件。研究认为，再生水工混凝土中掺入粉煤灰可以改善其表观质量与力学性能，粉煤灰充分发挥微集料效应、活性和形态效应，明显改善了再生水工混凝土的致密性与结构强度。虽然掺 、粉煤灰组的 抗压强度均小于基准组（），但随着龄期的延长，掺粉煤灰组与基准组（）的 龄期抗压强度基本持平，即 龄期抗压强度可以达到 设计强度要求。结论）随着粉煤灰掺量的增加拌合物坍落度表现出先上升再下降的变化趋势，掺 粉煤灰时拌合物的流动性最好。这是因粉煤灰中存在大量的玻璃体等微珠，微粉颗粒较细发挥着一定的滚珠效应，有利于减小骨料与浆体间的界面摩擦力，使得再生水工混凝土流动性明显提高。）各龄期再生水工混凝土抗压强度均随着粉煤灰掺量的增加而减小，掺 、粉煤灰时再生 水 工 混 凝 土 抗 压 强 度 达 到 、和 ，可以达到 设计强度要求；掺 粉煤灰时，虽然 抗压强度较低，但随着龄期的延长，在 龄期时依然能够达到 设计强度要求。）在再生水工混凝土中掺入适量粉煤灰，既有利于消耗大量建筑垃圾、节约资源，又能够减轻环境污染，同时解决提高粉煤灰利用率、建筑垃圾处理以及混凝土原生集料替代品问题。因此，掺粉煤灰再生水工混凝土符合生态、绿色、环保的发展要求，未来必将成为水利工程领域广泛应用的一种高性能绿色材料。参考文献：张肖明，黄沛增，崔庆怡 建筑垃圾再生微粉泡沫混凝土性能研究 混凝土与水泥制品，（）：姚宇峰，金宝宏，章海刚，等 再生粗骨料替代率对再生混凝土力学性能影响 广西大学学报：自然科学版，（）：