再生骨料改性對混凝土力學(xué)性能影響

劉曉冬 邢振賢 孟 歌 張云飛

(華北水利水電大學(xué),河南 鄭州 450003)

再生骨料改性對混凝土力學(xué)性能影響

劉曉冬 邢振賢 孟 歌 張云飛

(華北水利水電大學(xué),河南 鄭州 450003)

針對再生骨料壓碎指標(biāo)大、孔隙率高、吸水率高等缺點，選用三種不同配比的化學(xué)漿液改善其工作性能，測定抗壓強度、彈性模量等力學(xué)性能，探討改性方法對再生骨料混凝土力學(xué)性能的影響進行了研究。

再生骨料改性，力學(xué)性能，彈性模量

0 引言

為改善再生骨料的工作性能，本文將采用不同的改性方法對骨料改性加強，并將改性后再生骨料制作成混凝土，測定其抗壓強度、彈性模量等力學(xué)性能，探討再生骨料改性對混凝土力學(xué)性能的影響[1]。

1 試驗研究

試驗將采用化學(xué)改性的方法，分別用純水泥漿液、外摻30%礦粉的水泥漿液、外摻10%硅粉的水泥漿液，針對再生骨料表面細(xì)紋與微小裂縫進行加強處理。即在前期實驗的基礎(chǔ)上，將再生骨料倒入調(diào)制好的漿液中，輕微淋洗、瀝干，裝袋備用，見表1。

表1 化學(xué)漿液的配比

1.1實驗原材料

水泥采用標(biāo)號為42.5普通硅酸鹽水泥，礦粉選用礦渣粉；硅粉的平均粒徑為0.1 μm～0.2 μm之間；采用天然黃砂為細(xì)骨料，細(xì)度模數(shù)為2.6；使用的減水劑主要為萘系高效減水劑，為黃褐色粉末狀固體[2]。

1.2再生骨料制備方法

將建筑骨料進行前期處理，去除雜質(zhì)，再放入破碎機中進行二次破碎得到不同粒徑小于25 mm的顆粒，最后將再生骨料進行篩分。

本次試驗分別配制了純水泥漿液、水泥外摻30%礦粉漿液、水泥外摻10%硅粉漿液，對5 mm～10 mm的再生骨料進行浸泡，浸泡時間為1 h，取出自然風(fēng)干至表干，裝袋備用。對強化后的骨料根據(jù)GB/T 14685—2001建筑用卵石、碎石進行物理性質(zhì)實驗。實驗結(jié)果見表2。

表2 再生骨料力學(xué)性能

與普通的再生骨料相比較，經(jīng)過改性后的再生骨料通過化學(xué)浸泡后，吸水率均有小幅度的增加，其中水泥漿外摻礦粉的改性漿液使再生骨料吸水率增加最多。壓碎指標(biāo)減少了24%。經(jīng)過水泥漿外摻礦粉漿液改性的再生骨料含水率增加最多而水泥漿液外摻硅粉改性漿液改性的再生骨料含水率增加最少[3]。

2 試驗方法和內(nèi)容

2.1試塊的配合比設(shè)計

考慮到再生骨料的吸水率，根據(jù)再生骨料吸水率實驗結(jié)果，計算出攪拌混凝土過程中需要添加的附加水量。在普通混凝土配合比設(shè)計的基礎(chǔ)上計算出水灰比、砂率，其中混凝土強度標(biāo)準(zhǔn)差為5 MPa。但是再生骨料在攪拌的過程中，可能釋放出前期吸收的水分而導(dǎo)致水灰比增大。為了避免這種情況，在實驗過程中將會采取延長混凝土拌合物的攪拌時間和盡量減少水灰比的措施[4]。

2.2工作性能與力學(xué)性能

按表3配合比稱料，拌合混凝土測試混凝土的坍落度。養(yǎng)護到28 d后，測試混凝土的抗壓強度和彈性模量。C30和C40混凝土的抗壓強度和彈性模量數(shù)值如表4，表5所示。

表3 基準(zhǔn)再生混凝土的配合比設(shè)計

表4 C30混凝土力學(xué)抗壓強度與彈性模量數(shù)值

表5 C40混凝土力學(xué)抗壓強度與彈性模量數(shù)值

3 結(jié)果分析

C30和C40再生骨料混凝土抗壓強度與材料類型的關(guān)系見圖1和圖2。

再生骨料取代率為30%的時候，普通的再生骨料、水泥泥漿強化的再生骨料，對其配制的再生混凝土的抗壓強度無明顯影響，水泥漿液外摻礦粉和硅粉處理后的再生骨料混凝土抗壓強度明顯提高，與普通骨料相比，經(jīng)水泥漿液外摻礦粉和硅粉處理后的再生骨料混凝土抗壓強度分別提高了13%和17%。再生骨料取代率為50%時，骨料強化對再生骨料混凝土的強度影響較小。當(dāng)再生骨料取代率達100%的時候，水泥漿液外摻硅粉強化的再生骨料配制的C30與C40再生混凝土抗壓強度均達到最大值。與普通再生骨料配制的再生骨料混凝土相比，經(jīng)水泥漿液外摻硅粉強化的再生骨料配制的C30,C40再生骨料混凝土抗壓強度分別提高了22%和18%。取代率為50%時，最佳改性漿液是水泥漿液外摻礦粉。取代率為100%時，最佳改性漿液是水泥漿液外摻硅粉。通過試件被破壞情況看，破壞大都處于再生骨料與漿液的表面處，這說明提高再生骨料配制混凝土的抗壓強度，需要改善水泥漿液與再生骨料的粘結(jié)力。

圖3和圖4分別為C30與C40再生骨料混凝土中再生骨料取代率不同對其彈性模量的影響。

由圖3與圖4可發(fā)現(xiàn)，再生骨料取代率為100%的再生骨料混凝土彈性模量遠遠低于取代率為30%和50%的再生骨料混凝土的彈性模量。再生骨料取代率為50%時，水泥漿液外摻礦粉強化的再生骨料配制的C30,C40再生骨料混凝土彈性模量分別比普通再生骨料混凝土增長了4%和6%。再生骨料取代率為30%時，水泥漿液外摻硅粉強化的再生骨料配制的C30,C40再生骨料混凝土彈性模量分別比未改性再生骨料增長了18%和22%。數(shù)據(jù)分析的結(jié)果證明，骨料取代率依然是影響再生骨料混凝土彈性模量的主要因素。

4 結(jié)語

1)經(jīng)過化學(xué)改性，漿液填充了再生骨料表面的縫隙，減小孔隙率，使再生骨料的表觀密度、堆積密度提高，改善了骨料與砂漿之間的過渡界面。三種改性方法，經(jīng)過水泥外摻硅粉對再生骨料力學(xué)性能改善效果明顯。

2)普通再生骨料與改性后的再生骨料配制的再生骨料混凝土，都能滿足基本力學(xué)性能要求。由改性骨料配制的再生混凝土隨著取代率的增大，抗壓強度變化程度較小，但彈性模量隨著取代率增大明顯降低。

3)再生骨料的利用是處理廢棄混凝土的有效方法，實現(xiàn)了綠色發(fā)展和資源的循環(huán)利用。強度等級越高的廢棄混凝土其破碎得到的再生骨料在相同配合比下配制的再生骨料混凝土強度也相應(yīng)較高。

[1] 李惠強,杜 婷,吳賢國.建筑垃圾資源化循環(huán)再生骨料混凝土研究[J].華中科技大學(xué)學(xué)報,2001(6):36-39.

[2] 錢大行,王嘉楊.優(yōu)化再生工藝對再生混凝土性能的影響研究[J].施工技術(shù),2015(12):55-58.

[3] 蔣濱松,張忠岐.建筑廢料在混凝土工程中的再生利用[J].混凝土,1999(5):22-25.

[4] 邢 鋒,馮乃謙,丁建彤.再生混凝土[J].混凝土與水泥制品,1999(2):14-17.

[5] 郝永池,楊曉光,薛 勇.再生骨料的分類研究[J].混凝土,2010(7):27-29.

Effectofrecycledaggregatemodificationonmechanicalpropertiesofconcrete

LiuXiaodongXingZhenxianMengGeZhangYunfei

(NorthChinaUniversityofWaterResourcesandElectricPower,Zhengzhou450003,China)

Aiming at the shortcomings such as high crushing index, high porosity and high water absorption of recycled aggregate, used three chemical agents with different proportions to improve their working performance. The mechanical properties of compressive strength and elastic modulus were measured. Discussed the effects of modification methods on the mechanical properties of recycled aggregate concrete.

recycled aggregate, mechanical properties, elastic modulus

1009-6825(2017)30-0109-03

2017-08-15

劉曉冬(1994- )，女，在讀碩士； 邢振賢(1958- )，男，教授； 孟 歌(1990- )，女，在讀碩士；張云飛(1991- )，男，在讀碩士

TU528.01

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