再生混凝土界面過渡區改性方法探討

翁志英蔡鎮江(福州職業技術學院，管理系,福建 福州 35008 福建華東巖土工程有限公司，綜合工程勘察院 福建 福州 350003）

再生混凝土界面過渡區改性方法探討

翁志英1蔡鎮江2
(1福州職業技術學院，管理系,福建 福州 350108 2福建華東巖土工程有限公司，綜合工程勘察院 福建 福州 350003）

針對再生混凝土強度及耐久性均比普通混凝土差，在電子顯微鏡觀察下發現再生粗骨料與新水泥石界面處呈現疏松多孔的形貌等不足；提出采用水膠比為1.0的水泥外摻硅粉漿液浸泡再生粗骨料一定時間后撈出陰干并用于拌制新的混凝土。試驗結果表明，水泥外摻硅粉漿液預處理方法對再生混凝土強度的提高和界面過渡區形貌的改善效果良好。

再生骨料；強化預處理；再生混凝土；界面過渡區

一、再生混凝土細觀結構

材料的微觀結構決定了其宏觀性質。在已有的混凝土細觀結構研究中，已經從兩相的觀點(骨料和水泥石)過渡到三相的觀點(骨料、水泥石和界面過渡區)，且已有研究證明混凝土性能只有通過界面過渡區才可以做出合理的解釋。再生混凝土內部結構包含原天然骨料與新水泥石界面、原天然骨料與舊水泥石界面和新舊水泥石界面，其中新水泥石與舊水泥石之間的界面過渡區, 在再生混凝土的內部結構中起著不可忽略的作用。試驗結果表明，在配合比固定的情況下，再生粗骨料界面處水泥石呈現疏松多孔的形貌；而經過預處理的再生骨料與水泥石界面過渡區的形貌得到很大的改善，再生混凝土的基本力學性能也得到提高[2,3]。顯然，可以通過對再生粗骨料進行強化預處理來改善再生混凝土的界面過渡區的情況，從而提高再生混凝土的性能。因此，本文采用水膠比為1.0的水泥外摻硅粉漿液浸泡法強化預處理再生粗骨料，探討預處理方法對再生混凝土界面過渡區的影響。

二、國內外研究現狀

Poon0、水中和比較了普通混凝土與再生混凝土的界面結構，發現再生粗骨料與新水泥石界面處粘結良好，但界面處水泥石呈現疏松多孔的形貌；而天然骨料與水泥石之間呈現明顯的界面裂縫，但其界面寬度小于后者。盛毅生0進行SEM試驗發現未經處理的再生混凝土試樣斷裂面上存在大量定向生長的CH結晶，而經過硅粉浸泡的再生混凝土界面有很大的改善。吳紅利0采用SEM觀察了摻粉煤灰的再生混凝土界面結構，在骨料的界面區發現大量的C-S-H凝膠與骨料緊密結合而沒有發現Ca(OH)2。杜婷0發現硅粉可以進一步填充于超細礦渣或超細粉煤灰粒子之間，使界面過渡區的密實性雙重提高，改善了其孔隙結構。魯雪冬0用SEM觀察發現采用硅灰、粉煤灰等摻和料均可以使得界面裂縫寬度越窄，粘結強度越高；摻礦物料時界面C-S-H含量以及小的鈣礬石越多，CH含量減少。上述試驗結果表明，水泥外摻礦物摻合料漿液預處理再生骨料能有效地改善再生混凝土的界面過渡區的結果。但是，基于目前國內研究結果的分散性，并沒有得到簡單可行而有效的強化預處理方法提高再生混凝土的性能，所以探討強化預處理對再生混凝土界面過渡區的影響是非常有必要的。

三、再生粗骨料的強化試驗

表1 強化后再生骨料的基本特性

（一）強化試驗原材料

1、水泥：福建莆田水泥有限公司生產的42.5普通硅酸鹽水泥(OPC)；

2、硅粉：四川朗天資源綜合利用有限責任公司優質微硅粉。

（二）強化試驗步驟

本文采用水膠比為 1.0的水泥外摻 10%硅粉漿液浸泡再生粗骨料來達到強化目的。步驟如下：1、稱量算好的膠凝材料用量和用水量，充分攪拌使漿液達到均勻狀態；2、把再生骨料倒入盆中；然后將配置好的漿液倒入盆中，注意漿液必須浸沒再生骨料并且間隔一段時間進行攪拌；3、待漿液達到初凝狀態時撈出、瀝干再生骨料，并將再生骨料散粒放置于室內陰涼通風處自然風干1d。

（三）強化后再生骨料的基本特性

風干后的再生骨料各項物理特性指標見表1。

試驗結果表明，與未強化的再生骨料相比，強化處理后的再生骨料表觀密度有所增加；含水率和吸水率均有所增長；壓碎指標有所降低。

四、掃描電子顯微鏡試驗驗證

（一）試驗儀器設備

本次試驗采用福州大學中心實驗室的荷蘭PHILIPS-FEI公司生產的XL-30 ESEM-TMP環境掃描電子顯微鏡。其主要技術參數為：加速電壓：0.2-30KV，環掃條件下分辨率為3.5nm，放大倍數：10-50 萬倍，真空度：10-10-5Torr (1Torr=7.5×10-3Pa)。

（二）試驗內容

表2 再生混凝土的基本力學性能

試驗混凝土采用同一配合比，設計強度等級為C45，坍落度為180～200mm。水泥采用福建莆田水泥有限公司生產的42.5普通硅酸鹽水泥(OPC)；細骨料采用中砂；粗骨料采用5-20m的連續級配骨料；混凝土的配合比為mW：mC：mS：mG=0.4：1：2.4：3.2，采用未處理的再生骨料及預處理的再生骨料各配制一組再生混凝土。待再生混凝土養護至3d、7d、28d和56d齡期時進行骨料-水泥石界面過渡區形貌進行掃描對比實驗。為了更好的檢驗混凝土的微觀均勻度，同時還測定了再生混凝土3d、7d、28d和56d齡期立方體抗壓強度。

（三） 試樣制作

試樣制作步驟具體如下：

1、各組混凝土按正常步驟澆筑成型，標準養護至要求齡期。

2、取出符合齡期要求的混凝土試塊，用切割機在混凝土試塊中間切取一塊厚度不超過1cm，邊長為1x1cm2的小試件，試件斷面必須包含再生骨料和新拌水泥石界面區域。

3、試塊切割完成后立即放至烘干箱烘干，在溫度105℃下干燥至恒重，再用無水乙醇浸泡使之終止水化。

4、試驗之前對試塊進行烘干并抽真空，然后對斷面進行噴金鍍膜，最后置于電子顯微鏡下觀測。

5、把渡好金膜的試件放進掃描電鏡腔室進行觀察。先將掃描電鏡放大倍數調至較小倍數（30倍），確定觀察位置，然后放大至需要倍數，觀察高性能再生混凝土的界面過渡區形貌。

（四）試驗結果討論

在電子顯微鏡下，3d時界面處依稀可以看見裂縫，但裂縫被水化產物硅酸鈣凝膠C-S-H和鈣礬石AFt填充；7d時界面處硅粉表面附著有水化物，表面分布著大量絮狀的C-S-H凝膠；28d和56d齡期時界面過渡區膠凝材料已經水化比較完全，幾乎看不到CH、水泥顆粒、硅粉顆粒，看不到明顯水化物形貌，整個水泥石成分和結構都比較均勻。表2中預處理的再生混凝土3d、7d、28d和56d齡期立方體抗壓強度比未處理的再生混凝土同齡期立方體抗壓強度分別增長10.1%、10.8%、14.9%和21.4%。因此，從宏觀方面和微觀方面均可以發現采用水泥外摻硅粉漿液強化預處理的再生混凝土微觀結構從早齡期開始便有較大的改善。

五、結論

水膠比為1.0的水泥外摻10%硅粉漿液強化預處理方法從早齡期開始對再生混凝土界面過渡區形貌改善效果明顯。相同配合比條件下，強化預處理的再生混凝土立方體抗壓強度與未處理的再生混凝土立方相比，從早齡期開始便有較大的提高。因此，本文建議水膠比為1.0的水泥外摻10%硅粉漿液強化預處理方法可作為再生混凝土強化的重要途徑。

[1]劉瓊.再生混凝土破壞機理研究和格構數值模擬[D]. 同濟大學. 2010. 指導教師： 肖建莊.

[2]Poon C S,Shui Z H,Lam L. Effeet of micro structure of IT Zone on Pressive strength of Concrete PrePared With recyeled aggregates [J].Construetion and Building Materials，18(2004):461-468.

[3]盛毅生.再生骨料混凝土水灰比統一定則與界面強化研究[D]. 浙江工業大學，2006. 指導教師:鄭建軍，孔德玉.

[4]杜 婷. 高性能再生混凝土微觀結構及性能試驗研究[D]. 華中科技大學，2006. 指導教師：李惠強.

[5]吳紅利.高性能再生混凝土試驗研究[D]，北京建筑工程學院，2006. 指導教師: 宋少民.

[6]魯雪冬. 再生粗骨料高強混凝土力學性能研究[D]. 西南交通大學，2006. 指導教師：葉躍忠.

G322

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1007-6344（2016）04-0260-01

翁志英、1989、女、漢族、福建莆田、福州職業技術學院、助教、碩士、高性能混凝土