不同粉煤灰摻量下自密實再生混凝土抗滲性能研究★

譚德陽 季 旭 孫 東 汪 潔 李 碩

(沈陽工業大學建筑與土木工程學院,遼寧 沈陽 110870)

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不同粉煤灰摻量下自密實再生混凝土抗滲性能研究★

譚德陽 季 旭 孫 東 汪 潔 李 碩

(沈陽工業大學建筑與土木工程學院,遼寧 沈陽 110870)

采用自然浸泡法，從粉煤灰摻量、再生混凝土基材強度和浸泡時間等方面，分析了影響自密實再生混凝土抗氯離子滲透性的因素，結果表明，粉煤灰可以改善自密實再生混凝土抗氯離子滲透性；再生混凝土基材強度越高，抗氯離子滲透性越好；浸泡時間越長，氯離子濃度越大。

自密實再生混凝土，粉煤灰，氯離子，滲透性

進入21世紀以來,隨著土木工程的快速發展,建筑垃圾以超乎想象的速度增加，給社會造成了巨大的環境污染和資源浪費[1-3]。利用再生骨料制成混凝土,可以有效地解決建筑垃圾過多的問題,并極大地緩和建筑業原材料匱乏的矛盾。但眾多研究[4，5]指出再生混凝土比普通混凝土抗滲透性略差，主要是因為再生骨料的孔隙率較大[16]。通過摻加粉煤灰的辦法可以降低混凝土內部孔隙率[10-12]。同時不少學者對自密實混凝土的抗滲性進行了研究，證明了自密實混凝土通過摻加高效減水劑和礦物摻合料，可以獲得免振搗，易施工的特點[7-9]。自密實再生混凝土綜合了上述優點，可有效解決我國勞動力不足和環境污染的問題，具有重要的社會效益和應用前景。

1 試驗概況

1.1 試驗原材料

試驗采取由遼寧山水工源制造的42.5普通硅酸鹽水泥;細骨料為自然河砂,其表觀密度為2.62×103kg/m3,細度模數為2.6;粗骨料為粒徑5 mm～20 mm自然碎石,其表觀密度為2.83×103kg/m3,吸水率為0.9%,再生粗骨料選用C30普通混凝土通過粉碎、清洗、分級而成,其粒徑為5 mm～20 mm,其表觀密度為2.73×103kg/m3,吸水率為5.1%;粉煤灰采取沈西熱電所制造的二級粉煤灰;減水劑為LJ612型聚羧酸系高效減水劑。

1.2 配合比與試件制作

本次試驗參數為粉煤灰摻量(0%,25%,50%,75%,100%)，再生粗骨料替代率(0%,100%)，基材強度(C20，C50)。其試驗配合比如表1所示。

1.3 試驗方案

1)制作邊長為100 mm×100 mm×100 mm試件,養護28 d后,將未加載的試件的表面用環氧樹脂進行密封處理(僅保留一

個面)。2)將處理后的試件,放入到配置好的5%NaCl溶液中,做長期浸泡試驗,考慮到浸泡時間的影響,將試驗周期分為30 d,60 d,90 d。3)當試件浸泡時間滿足規定時間后,將試件取出,自然晾干1 d,對試件進行分層鉆孔。鉆孔深度分別為0 mm～5 mm,6 mm～10 mm,11 mm～15 mm,16 mm～20 mm，見圖1。4)收集取出的粉末,利用孔篩進行篩分,孔篩的規格孔徑0.63 mm,然后將粉末進行烘干,待粉末冷卻后,放入制定容器中備用。5)將所取得的混凝土粉末,以《水運工程混凝土試驗規程》的標準為參考,測定混凝土中的自由氯離子含量。

表1 混凝土配合比 kg/m3

2 試驗結果與分析

2.1 氯離子濃度計算

由混凝土析出的可溶性氯離子含量可以采用下式計算(結果見表2):

其中，P為一砂漿樣品中水溶性氯離子含量，%;CAgNO3為一硝酸銀標準溶液濃度，mol/L;G為一砂漿樣品重，g;V3為一樣品的水量，mL;V4為一吸取的濾液量(每次)，mL;V5為一損耗的硝酸銀溶液量(每次)，mL。

表2 再生混凝土與普通混凝土中的氯離子濃度

%

2.2 試驗結果分析

1)粉煤灰摻量的影響。圖2a)～圖2d)分別表示距混凝土表面0 mm～5 mm,5 mm～10 mm,10 mm～15 mm和15 mm～20mm氯離子濃度變化。由圖2a)和表2可知，C20R100F25在0 mm～5 mm深度范圍的氯離子濃度為0.364%，比C20R100F0減少了0.098%；C20R100F50的氯離子濃度為0.172%，比C20R100F25降低了0.192%；C20R100F75的氯離子濃度為0.194%，比C20R100F50增加了0.022%，這說明隨粉煤灰摻量的增大，低強再生骨料(C20)的RASCC中氯離子濃度隨粉煤灰摻量的增加呈先減小后增大的趨勢。C50R100F和普通混凝土隨粉煤灰摻量的變化規律與C20R100F基本相同。試驗中的兩種自密實再生混凝土的最佳摻量遠大于普通混凝土的最佳摻量。這是因為再生骨料表面疏松多孔，粉煤灰本身的惰性較高，所以微集料反應先于水化反應發生。自密實再生混凝土中的一部分粉煤灰會首先充當微集料，填補再生骨料的孔隙，另一部分會使混凝土內產生Ca(OH)2,并且Ca(OH)2形成的薄膜會覆蓋在粉煤灰顆粒表面上,發生火山灰效應,激發粉煤灰的水化反應[15]改善混凝土中的孔隙結構，減緩氯離子對混凝土的侵蝕[13-15]。但是，過量的粉煤灰替代水泥骨料之間的孔隙會因膠凝材料達不到最低粘結力而變大，進而導致抗滲性降低。2)再生骨料基材強度的影響。由圖3可見，在0 mm～5 mm層深范圍內，C50F0的氯離子濃度相比于C20F0減少51.9%。C50R100F25的氯離子濃度相比于C20R100F25減少了28.6%；C50R100F50相比于C20R100F50的氯離子濃度減少了16.2%，C50R100F75相比C20R100F75氯離子濃度減少了15.5%。這說明低強再生骨料配制的RASCC的氯離子濃度均比同等粉煤灰摻量的高強再生骨料的RASCC要高。這是因為再生骨料的表面粘附廢棄混凝土中的水泥漿，這些水泥漿在制作RASCC時會發生一定的水化反應，使再生骨料可以更好的粘結在一起，減小再生骨料之間的空隙。

2.3 浸泡時間的影響

隨著試件在氯離子溶液浸泡時間的增加，普通混凝土和自密實再生混凝土內氯離子濃度逐步上升。結合陳悅,強薇等人的探究[15]和表2可以看出，30 d內，以C20,C50為基材的RASCC氯離子濃度當粉煤灰摻量為50%時，達到最低水平，分別為0.172%和0.148%。浸泡60 d和90 d時，以C20,C50為基材的RASCC在50%的粉煤灰摻量下，氯離子濃度最低。

分析其主要原因可能是:粉煤灰的水化反應隨著時間的推移而減弱,在氯離子的長期侵蝕下,氯離子會不斷涌進混凝土內部,并在內部積累起來,造成混凝土內產生細微孔洞,而粉煤灰不會產生新的膠凝物質來填補這些孔隙,阻止氯離子的進入。長時間的浸泡還會對再生混凝土本身因粉煤灰已經修復好的裂縫、孔隙產生新的破壞。

3 結語

1)摻加粉煤灰可以改善自密實再生混凝土抗氯離子滲透性，最佳的粉煤灰摻量為20%～50%。2)再生混凝土基材強度越高，抗氯離子滲透性越好。3)隨著浸泡時間的增加，自密實再生混凝土中氯離子濃度增加，但增長速度隨時間的增加而變緩。

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On anti-leakage performance of self-compaction recycled concrete with various volumes of fly ash★

Tan Deyang Ji Xu Sun Dong Wang Jie Li Shuo

(CollegeofArchitectureandCivilEngineering,ShenyangUniversityofTechnology,Shenyang110870，China)

Adopts the natural immersion method, analyzes the factors which affect the permeability of the resisting chloride ion of the self-compaction recycled concrete from the mixing volume of the fly ash, strength of the recycled concrete materials and immersion period, proves that the fly ash can improve the permeability of the resisting chloride ion of the self-compaction recycled concrete, the higher the recycled concrete materials have, the better permeability the resisting chloride ion will have, the longer the immersion time lasts, the denser the chloride ion will be.

self-compaction recycled concrete, fly ash, chloride ion, permeability

1009-6825(2017)14-0100-03

2017-03-09★：由國家自然科學基金資助項目(51608331)和大學生創新創業訓練計劃(201610142041)資助

譚德陽(1995- ),男,在讀本科生； 季 旭(1995- ),男,在讀本科生； 孫 東(1995- ),男,在讀本科生； 汪 潔(1995- ),男,在讀本科生； 李 碩(1996- ),男,在讀本科生

TU528

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