不同掺合料对再生混凝土性能影响因素研究.pdf

江西建材试验与研究412023年6 月不同掺合料对再生混凝土性能影响因素研究孙惠惠江西省建材产品质量监督检验站有限公司，江西 南昌 330001摘 要：文中研究了火山岩粉、粉煤灰、锂渣以及锂渣-粉煤灰二元混合料对再生混凝土力学性能和坍落度的影响。结果表明，火山岩粉对混凝土的强度和坍落度均有不利影响。粉煤灰掺量为5%时，混凝土的28 d抗压强度和基准样基本持平，掺入粉煤灰能提高混凝土的坍落度，有效改善混凝土的流动性。当锂渣掺量小于15%时，混凝土的28 d抗压强度仍高于基准样。混凝土的坍落度随着锂渣掺量的增加出现显著下降。锂渣-粉煤灰混合料能显著改善单一掺合料的不足，混凝土的28 d抗压强度和坍落度随混合料掺量的增加均在小范围波动，性能较稳定。关键词：再生混凝土；火山岩粉；粉煤灰；锂渣；混合料中图分类号：TU528.041文献标识码：A文章编号：1006-2890（2023）06-0041-03Study on Influence Factors of Different Admixtures on Properties of Recycled ConcreteSun HuihuiJiangxi Construction Materials Product Quality Supervision and Inspection Station Co.Ltd.,Nanchang,Jiangxi 330001Abstract:The effects of volcanic powder,fly ash,lithium slag and lithium slag-fly ash mixture on mechanical properties and slump of recycled concrete were studied.The results show that volcanic rock powder has adverse effects on the strength and slump of concrete.When the fly ash content is 5%,the 28 d compressive strength of concrete is basically the same as that of the reference sample.The addition of fly ash can improve the slump of concrete and effectively improve the fluidity of concrete.When the content of lithium slag is less than 15%,the 28 d compressive strength of concrete is still higher than that of the reference sample.The slump of concrete decreases significantly with the increase of lithium slag content.The lithium slag-fly ash mixture can significantly improve the deficiency of a single admixture.The 28 d compressive strength and slump of concrete fluctuate in a small range with the increase of the mixture content,and the performance is stable.Key words:Recycled concrete;Volcanic powder;Fly ash；Lithium slag;Mixture作者简介：孙惠惠（1987-），女，江西南昌人，硕士，工程师，主要研究方向为混凝土。0 引言现代混凝土的应用已有一百多年历史，早期兴建的许多混凝土工程逐渐达到设计使用年限，为了保证人们生命财产安全，一般采取对这类混凝土结构进行拆除处理，现已堆存大量的混凝土废弃物1。目前，我国对于这一类建筑垃圾的利用率较低，较为普遍的处理方式是进行填埋，但这会造成严重的资源浪费及对生态环境的破坏。经过科研人员的努力，现已有多种建筑垃圾利用方法。将建筑垃圾研磨制成再生微粉，通过对其进行改性激发活性，掺入混凝土后，可以提高其抗压强度2-3。对建筑垃圾进行粗加工，可以获得良好的路基填料，减少天然骨料的使用比例，降低施工成本4-5。砂浆中掺入少量的再生砂可以降低砂浆的流动度经时损失率、干燥收缩率和砂浆的力学性能，通过增加再生砂的预湿时长可以改善这一弊病6-7。混凝土中利用建筑垃圾主要是将其作为再生骨料替代天然碎石，但掺入再生骨料会降低混凝土的坍落度和力学性能8-9，可以对再生骨料进行改性，从而提高混凝土的力学性能10。随着国家对环境保护力度的逐渐加大，砂石等非可再生资源开采量逐渐减少，造成天然砂石资源日趋紧张。将建筑垃圾加工处理后作为建筑砂石进行二次利用，既能缓解资源紧张，还能对建筑废弃物进行资源化利用，实现经济发展和生态保护双赢的格局。1 原材料及试验方法1.1 原材料（1）水泥：江西九江某公司生产的P O 42.5水泥，水泥主要性能见表1。表1 水泥基本性能初凝时间/min终凝时间/min抗折强度/MPa抗压强度/MPa3d28d3d28d1502235.38.431.446.5（2）粗骨料：试验所用粗骨料为废弃C35混凝土试件破碎所得。（3）砂：江西赣昌砂石有限公司。（4）火山岩粉：江西铅山县取样所得，磨细后取75 m以下进行试验。（5）粉煤灰：江西萍乡某公司生产的二级灰。（6）锂渣：江西某公司。（7）减水剂：福建某公司 Point-400S。江西建材试验与研究422023年6 月（8）水：试验室用自来水。1.2 试验方法坍落度试验：参照GB/T 500802016 普通混凝土拌合物性能试验方法标准进行。抗压强度试验：参照GB/T 500812019 混凝土物理力学性能试验方法标准进行。2 试验结果分析与讨论参考 JGJ/T 4432018再生混凝土结构技术标准设计C30混凝土配合比，确定表2为基础试验配合比。利用不同掺合料按不同比例替代水泥，测试混凝土的抗压强度和坍落度，得出不同掺合料对再生混凝土力学性能和工作性能的影响趋势。表2 再生混凝土基础配合比水泥/（kg m-3）粗集料/（kg m-3）砂/（kg m-3）水/（kg m-3）减水剂/%44611755962011.22.1 火山岩粉对再生混凝土的影响选用表2 作为基础配合比，分别用火山岩粉取代水泥用量的0、5%、10%、15%、20%，测试再生混凝土的28 d抗压强度和坍落度结果见表3。表3 火山岩粉掺量对再生混凝土性能的影响火山岩粉掺量/%28 d抗压强度/MPa坍落度/mm041.8125540.91151039.41101538.11052035.395由表3 可见，随着火山岩掺量的增加，混凝土的28 d抗压强度和坍落度均呈下降趋势。火山岩粉是火山喷发形成的火山岩磨细制成的具有一定活性的掺合料11。火山岩粉的主要成分是SiO2和Al2O3，能在混凝土中形成二次水化反应，所以用火山岩粉少量取代水泥后，混凝土的强度没有出现显著下降。当火山岩粉取代水泥量达到20%时，混凝土的28 d抗压强度下降较快，因为本次所用火山岩粉火山灰活性指数不高，当其取代水泥量较大时，混凝土中生成的水化矿物大幅减少，无法完全包裹骨料，界面之间的衔接出现薄弱区域，所以其强度会下降。混凝土坍落度在火山岩掺量为5%和20%时下降较快。再生骨料破碎时，会有原生混凝土中残留的水化产物，这部分残留物比天然石材的密实度低，孔隙多，容易吸附拌合水，所以火山岩粉掺量为5%时，混凝土的坍落度下降较快12。火山岩粉本身存在一定量的孔隙，当火山岩粉掺量为20%时，由于取代水泥量较大，对混凝土的坍落度影响逐渐变大，所以，其坍落度下降较快。2.2 粉煤灰对再生混凝土的影响选用表2 作为基础配合比，分别用粉煤灰取代水泥用量的0、5%、10%、15%、20%，测试再生混凝土的28 d抗压强度和坍落度结果见表4。表4 粉煤灰掺量对再生混凝土性能的影响粉煤灰掺量/%28d抗压强度/MPa坍落度/mm041.8125541.21301039.51451538.41552037.1170由表4可见，当粉煤灰取代水泥量为5%时，混凝土的力学性能和基准样基本持平，随着粉煤灰取代水泥量的增加，混凝土的28 d抗压强度逐渐下降，但没有出现大幅下降的现象。粉煤灰中含有的活性组分可以和水泥水化产生的 Ca（OH）2生成新的水化产物，且粉煤灰颗粒较小，不仅产生火山灰效应，还具有一定的填充作用，能自动“修补”混凝土内部孔隙率较大的区域，提高受力薄弱区的强度。因此，用粉煤灰取代水泥，虽然会使混凝土整体强度降低，但不会出现类似掺入火山岩粉而出现强度大幅下降的现象。混凝土的坍落度随着粉煤灰取代水泥量的增加而增大。粉煤灰中含有大量的球状玻璃体，能在混凝土中起到“滚珠”的作用，缓解再生骨料因棱角多而使流动性变差的情况，加大混凝土的流动性13。此外，粉煤灰的粒径较小，可以填充在再生骨料中残留的水化产物中，使得再生骨料中吸附的水分释放出来。两者共同作用下，掺入粉煤灰能大幅提升混凝土的坍落度。2.3 锂渣对再生混凝土的影响选用表2 作为基础配合比，分别用锂渣取代水泥用量的0、5%、10%、15%、20%，测试再生混凝土的28 d抗压强度和坍落度结果见表5。表5 锂渣掺量对再生混凝土性能的影响锂渣掺量/%28 d抗压强度/MPa坍落度/mm041.8125542.21151043.11051541.9902039.675由表5 可见，随着锂渣用量的增加，混凝土的力学性能出现先增加后减小的趋势，当锂渣掺量为10%时，混凝土的28 d抗压强度达到最大值43.1 MPa，当锂渣掺量为15%时，混凝土的强度仍高于基准试样。某公司产出的锂渣属于锂辉石渣，碱和硫含量少，对混凝土的力学性能影响小。锂渣中含有的活性硅铝氧化物二次水化提供的强度能有效弥补水泥减少而损失的强度。混凝土的坍落度随锂渣用量的增加出现显著下降。由于企业生产锂时会掺入许多化学药品，采用多种工艺进行提锂，所以最终产出的锂渣是经过一系列物理化学作用后得到的一种尾渣，导致锂渣具有疏松多孔的性质14。锂渣对于混凝土拌和水和减水剂的吸附性强，致使改善混凝土流动性的有效减水剂和水分含量急剧减少，混凝土的坍落度下降加快。2.4 锂渣-粉煤灰复掺对再生混凝土的影响参考上述试验结果，选用锂渣和粉煤灰二元体系复配混合料，混合料中粉煤灰占60%，锂渣占40%。选用表2作为基础试验配合比，分别用锂渣-粉煤灰混合料取代水泥用量的0、5%、10%、15%、20%，测试再生混凝土的28 d抗压强度和坍落度，结果见表6。表6 锂渣-粉煤灰混合料掺量对再生混凝土性能的影响锂渣-粉煤灰混合料掺量/%28 d抗压强度/MPa坍落度/mm041.8125541.41251042.41301540.71202040.3115由表6 可知，随着锂渣-粉煤灰混合料掺量的增加，混凝土的28 d抗压强度和坍落度变化规律不明显，两项性能随混合江西建材试验与研究432023年6 月料用量变化的波动较小，均与基准样接近。锂渣的火山灰活性比粉煤灰要高，所以掺入混合料的混凝土强度没有单掺锂渣时高。由于锂渣的存在，弥补了粉煤灰活性不足的缺点，掺入混合料的混凝土强度没有单掺粉煤灰时下降明显。粉煤灰的填充作用不仅可以作用于再生骨料，还可以作用于锂渣。部分粒径较小的粉煤灰可以填充于锂渣的孔隙中，减少锂渣对于拌和水和减水剂的吸附15。所以，掺入锂渣-粉煤灰混合料后混凝土的坍落度变化不大。3 结论（1）随着火山岩粉掺量的增加，混凝土的28 d抗压强度和坍落度均呈下降趋势。（2）粉煤灰掺量为5%时，混凝土的28 d抗压强度和基准样基本持平，但随着粉煤灰掺量的继续增加，混凝土的28 d抗压强度下降速度加快，混凝土的坍落度随粉煤灰掺量的增加而增大。（3）当锂渣掺量小于15%时，混凝土的28 d抗压强度仍高于基准样，混凝土的坍落度随着锂渣掺量的增加而显著下降。（4）锂渣-粉煤灰混合料能显著改善单一混合料的不足，掺入混合料后，混凝土的28 d抗压强度和坍落度均在小范围波动，性能稳定。参考文献 1 陆宁，陆路，李萍，等.中国城市建筑垃圾产量计算及预测方法J.长安大学学报（社会科学版），2008（3）：79-82.2 杜磊，郭启龙，高敏，等.再生微粉复合胶凝体系 C40 混凝土的制备及性能研究J.新型建筑材料，2022，49（10）：59-64.3 马昆林，孟维琦，申景涛，等.再生微粉性能激活研究及应用进展J/OL.材料导报：1-29.4 时成林，李文杰，关城，等.二灰稳定建筑固废碎石基层试验研究J.吉林建筑大学学报，2023，40（1）：19-24，72.5 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可知，S公路抗凝冰型沥青路面常规性能检测结果均符合要求，路面性能较好。（2）后期验证为验证 S公路在降雪寒冷天气的实际路面性能，在施工结束后的12 月低温环境下，对抗凝冰型沥青路面性能进行了测试，抗凝冰型沥青路面在低温环境下未形成完整冰层，路面局部冰层比较松软，且没有棱角，属于固液混合态，后期验证测试结果表明，抗凝冰型沥青路面具有较好的应用性能。3 结语综上所述，该项目施工中根据抗凝冰型沥青混合料制备、运输、摊铺与压实要求，详细介绍了不同流程内容的关键工艺内容，并在工程施工完毕后，对 S公路抗凝冰型沥青路面进行了常规性能检验与后期检验，结果表明，抗凝冰型沥青路面在低温环境下能够有效抑制路面结冰，具有良好的应用性能。参考文献 1 杜新国.抗凝冰沥青混凝土稳定性及其在复杂山区的应用研究J.铁道建筑技术，2023（3）：196-199.2 徐德根，王小虎，臧冬冬，等.缓释型抗凝冰剂对 SMA-8 超薄沥青混合料路用性能影响研究J.北方交通，2023（1）：30-33.3 刘怀星，孟宪光.内掺融雪剂的抗凝冰沥青混合料的路用性能J.市政技术，2022，40（11）：177-181.4 陆由付，吴彦霖，孙思林，等.环保型缓释抗凝冰沥青混合料制备及性能研究J.交通科技，2022（5）：95-99.5 蔡广楠，赵佩，王铁水，等.沥青路面用抗凝冰疏水涂层的性能评价J.广东建材，2022，38（8）：12-14.6 盛明乾.抗凝冰沥青路面在泰山景区天外村旅游公路的应用 J.云南化工，2019，46（7）：117-118.（上接第40 页）