雙摻粉煤灰及再生骨料對混凝土的研究范文

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摘要:介紹了雙摻粉煤灰及再生骨料對混凝土性能的影響，通過正交試驗(yàn)的方法，研究不同摻量粉煤灰、再生骨料對混凝土7d及28d抗壓強(qiáng)度的影響，以此來確定雙摻粉煤灰、再生骨料在混凝土中合理的摻入比例，以期減少對混凝土強(qiáng)度的劣化程度或進(jìn)一步提高混凝土的抗壓強(qiáng)度。當(dāng)粉煤灰摻量大于15%、再生骨料摻量為30%左右時(shí)，有利于提高混凝土的早期抗壓強(qiáng)度;同時(shí)，粉煤灰和再生骨料數(shù)量的合理摻入，不僅可以有效改善混凝土拌合物的性能，而且還可以明顯提高凝結(jié)硬化后混凝土的抗壓強(qiáng)度。

關(guān)鍵詞:粉煤灰，再生骨料，混凝土，抗壓強(qiáng)度

1概述

近年來，我國工業(yè)、建筑業(yè)飛速發(fā)展，然而在發(fā)展的同時(shí)伴隨著一系列的亟待解決的問題，如資源緊缺，環(huán)境污染，垃圾回收處理等問題。混凝土材料是當(dāng)今用量最大、用途最廣泛的建筑材料，據(jù)統(tǒng)計(jì)，每年全世界的耗用量接近100億t［1］。如此巨大的用量，伴隨著生產(chǎn)、使用過程帶來的礦石資源、能源的消耗，以及對大氣和環(huán)境造成的污染，已引起全世界業(yè)內(nèi)關(guān)注。為此建筑方面的專家提出了制作“綠色混凝土”［2］，綠色混凝土發(fā)展的關(guān)鍵是要滿足建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，減少資源和能源的消耗，降低材料成本，增加廢棄物的再生利用，減輕對環(huán)境的負(fù)荷或更有利于環(huán)境，既能為當(dāng)代人提供舒適、易居的生活環(huán)境，又不損害后代人的利益［3］。因此，如何提高廢棄混凝土的再生利用，成為當(dāng)前解決廢棄混凝土等建筑垃圾對生態(tài)環(huán)境影響的關(guān)鍵。就目前而言，建筑廢棄混凝土的處理方法不外乎填埋處理和再次利用［4］，而當(dāng)下廢棄混凝土的再生利用為“綠色混凝土”，成為從根本上解決廢棄混凝土污染生態(tài)環(huán)境的主要途徑。本項(xiàng)目通過再生骨料取代一定量天然或人工骨料，同時(shí)摻入一定量的粉煤灰，來研究在保證再生骨料的物理力學(xué)性能的條件下降低混凝土的成本，達(dá)到充分利用再生骨料，減輕廢棄混凝土對生態(tài)環(huán)境的影響。

2實(shí)驗(yàn)方案

本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)混凝土強(qiáng)度等級為C30，用零摻量粉煤灰、再生骨料，天然骨料拌合的混凝土作為對照組，處理組實(shí)驗(yàn)16組，粉煤灰的摻量分為15%，20%，25%，30%四個(gè)梯度，再生骨料的摻量為20%，30%，40%，50%四個(gè)梯度，采用正交實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行混凝土立方體試件的制作;對照與處理試驗(yàn)中，混凝土拌合物在拌合的過程中加入2%的減水劑，每組制作等同的6個(gè)100mm×100mm×100mm的混凝土非標(biāo)準(zhǔn)試件，同等條件下制作兩批試件，在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下(濕度為95%，溫度20℃±3℃)，分別養(yǎng)護(hù)7d和28d，按照GB/T50081—2002普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法規(guī)定的方法進(jìn)行混凝土立方體抗壓強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)［4］，并換算為立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值。

3數(shù)據(jù)分析

3．17d粉煤灰再生骨料混凝土立方體抗壓強(qiáng)度

混凝土立方體試件經(jīng)標(biāo)養(yǎng)7d后，不同摻量粉煤灰在不同摻量再生骨料摻量的情況下，其變化趨勢如圖1所示(圖中左側(cè)的第一點(diǎn)為對照試驗(yàn)值)。，隨著粉煤灰摻量的增加，不同處理混凝土試件7d的立方體抗壓強(qiáng)度大致呈現(xiàn)倒“V”型變化，即當(dāng)再生骨料摻量為20%，40%，50%時(shí)，不同摻量粉煤灰混凝土的立方體抗壓強(qiáng)度呈接近或小于對照組的試件抗壓強(qiáng)度平均值，而當(dāng)再生骨料摻量為30%時(shí)，除摻量為15%的處理外，其余處理得到的立方體抗壓強(qiáng)度平均值均高于對照實(shí)驗(yàn)強(qiáng)度，同時(shí)反映出當(dāng)再生骨料摻量為30%時(shí)，隨著粉煤灰摻量逐漸增大時(shí)，混凝土的立方體抗壓強(qiáng)度平均值亦隨之增大。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果得到，當(dāng)再生骨料摻量為30%時(shí)，對粉煤灰再生骨料混凝土的抗壓強(qiáng)度影響最為明顯。分析出現(xiàn)以上現(xiàn)象的主要原因如下:水灰比不變的條件下，混凝土7d的強(qiáng)度主要取決于水泥水化產(chǎn)生的凝膠體的數(shù)量和凝膠體與骨料的接觸面積，當(dāng)再生骨料的摻入量達(dá)到30%左右時(shí)，骨料的比表面積與凝膠體的數(shù)量達(dá)到最優(yōu)比，致使骨料表面可以較均勻地分布凝膠體［5］，因此，在混凝土強(qiáng)度增長過程中表現(xiàn)出強(qiáng)度最優(yōu)的特點(diǎn);而再生骨料在此摻入量的條件下，粉煤灰起到了微骨料效應(yīng)［6］，即微觀結(jié)構(gòu)呈滾珠狀的粉煤灰細(xì)小顆粒，在混凝土的凝結(jié)硬化過程中填充于各骨料空隙之間，隨粉煤灰摻量的增加，混凝土中的孔隙率越小，混凝土內(nèi)部變得越密實(shí)［7］，因此，總體表現(xiàn)出混凝土試件抗壓強(qiáng)度隨粉煤灰摻量的增加而呈增長的趨勢。

3．228d粉煤灰再生骨料混凝土立方體抗壓強(qiáng)度

混凝土立方體試件經(jīng)標(biāo)養(yǎng)28d后，不同摻量粉煤灰在不同摻量再生骨料摻量的情況下。立方體試件標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28d后，不同摻量粉煤灰再生骨料混凝土的強(qiáng)度隨粉煤灰、再生骨料摻量的增加而總體呈增長趨勢。但不同摻量粉煤灰和再生骨料條件下，不同處理的強(qiáng)度變化情況又各有所不同，表現(xiàn)如下:1)粉煤灰摻量為15%的處理實(shí)驗(yàn)，當(dāng)再生骨料摻量不大于30%時(shí)，混凝土的強(qiáng)度大于對照，且隨著再生骨料摻量的增加而增加;當(dāng)再生骨料摻量大于30%時(shí)，試件強(qiáng)度均隨再生骨料摻量的增加而呈下降趨勢;2)當(dāng)粉煤灰摻量范圍在20%～30%、再生骨料摻量在40%～50%時(shí)，其處理實(shí)驗(yàn)抗壓強(qiáng)度均大于對照試驗(yàn)，且試驗(yàn)最大值達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的1．16倍之高。分析原因有以下幾個(gè)方面:第一，混凝土拌合物的水灰比是影響混凝土強(qiáng)度的主要因素，在其他條件不變的情況下，水灰比越小，混凝土的強(qiáng)度越高［8］。而再生骨料孔隙率大于天然骨料，再生骨料吸水率大于天然骨料，使得混凝土拌合物中一部分拌合水在混凝土攪拌及凝結(jié)硬化中進(jìn)入再生骨料內(nèi)部，致使處理試驗(yàn)中混凝土拌合物的水灰比，相比對照試驗(yàn)無再生骨料存在的條件下，無形中降低了處理試驗(yàn)中水灰比值，進(jìn)而表現(xiàn)出處理實(shí)驗(yàn)混凝土28d的立方體抗壓強(qiáng)度高于對照組。第二，再生骨料表面較天然骨料粗糙，水泥粉煤灰漿體在攪拌和振搗過程中能與骨料表面充分結(jié)合，且分布在骨料表面更為均勻，則在混凝土的凝結(jié)硬化過程中產(chǎn)生的凝膠體分布更為均勻，此時(shí)水泥顆粒被生成的凝膠體形成的一層包裹膜完全包住，并不斷向外增厚，逐漸在膜內(nèi)沉積。同時(shí)膜的外側(cè)長針狀鈣礬石晶體，鈣礬石晶體與水泥及粉煤灰水化生成的凝膠體錯(cuò)綜結(jié)合，使水泥石網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)不斷致密的結(jié)合在再生骨料表面，表現(xiàn)出混凝土的強(qiáng)度不斷增長［9］。第三，粉煤灰“活性效應(yīng)”的不斷顯著表現(xiàn)。在水泥水化中后期，粉煤灰中所含的SiO2和Al2O3與水泥產(chǎn)物Ca(OH)2和水泥中所摻的石膏的激發(fā)下，生成大量的水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣等凝膠體［10］，進(jìn)一步提高了與骨料的結(jié)合，表現(xiàn)出其28d的抗壓強(qiáng)度顯著接近及超過對照試驗(yàn)。

4結(jié)語

通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)及實(shí)驗(yàn)分析得出以下結(jié)論:1)通過7d混凝土抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)得出，粉煤灰及再生骨料對混凝土早期強(qiáng)度影響比較明顯:當(dāng)粉煤灰摻量小于15%，對混凝土早期強(qiáng)度的影響不明顯;當(dāng)粉煤灰摻量大于15%、再生骨料摻量為30%左右時(shí)，有利于提高混凝土的早期抗壓強(qiáng)度;當(dāng)粉煤灰摻量超過30%、再生骨料摻量超過30%時(shí)，混凝土的早期強(qiáng)度隨粉煤灰及再生骨料摻量的增加，有明顯的降低。2)通過對混凝土28d的抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)得出，混凝土28d的抗壓強(qiáng)度并未因粉煤灰及再生骨料的摻入而劣化。當(dāng)粉煤灰摻量、再生骨料摻量均小于30%時(shí)，對混凝土強(qiáng)度的影響并不明顯，達(dá)到對照組(普通混凝土)抗壓強(qiáng)度同等水平，由此得出，混凝土中摻入小于30%的粉煤灰和再生骨料，不影響混凝土拌合物和易性及硬化后混凝土的力學(xué)抗壓性能，這為今后混凝土中摻入粉煤灰及再生骨料，達(dá)到廢料充分利用、降低混凝土成本等目的，提供了充分的科學(xué)依據(jù)。3)同時(shí)，通過對混凝土28d的抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)得出，當(dāng)粉煤灰的摻量在15%～30%、再生骨料摻量分布在30%～50%范圍時(shí)，雙摻粉煤灰再生骨料混凝土抗壓強(qiáng)度明顯高于普通混凝土，超過混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度的1．16倍，為此得出，粉煤灰和再生骨料數(shù)量的合理摻入，不僅可以有效改善混凝土拌合物的性能，而且還可以明顯提高凝結(jié)硬化后混凝土的抗壓強(qiáng)度。這為今后增加粉煤灰及再生骨料在混凝土中的應(yīng)用量及粉煤灰再生骨料混凝土性能的科學(xué)研究，提供了可靠的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

參考文獻(xiàn):

［1］王晨霞，張杰，曹芙波．粉煤灰摻量對再生混凝土力學(xué)性能和抗凍性的影響研究［J］．硅酸鹽通報(bào)，2017，36(11):3778-3783，3809．

［2］陳偉東，潘麗君，童慧芝，等．石灰石微粉—大摻量粉煤灰綠色混凝土的性能及成本分析［J］．新型建筑材料，2017，44(11):55-58，66．

［3］張揚(yáng)，陳兵，趙社戌，等．高摻量粉煤灰混凝土抗壓強(qiáng)度的試驗(yàn)研究及回歸分析［J］．混凝土，2017(10):56-57，67．

［4］趙愈，李學(xué)鋒．綠色混凝土生產(chǎn)效益能值評價(jià)———基于相圖表達(dá)［J］．混凝土，2017(9):125-129．

［5］高浩，曾力．復(fù)摻粉煤灰和硅粉抗沖磨混凝土配合比設(shè)計(jì)及抗裂性能［J］．中國農(nóng)村水利水電，2017(9):164-168，172．

［6］崔正龍，李靜．粉煤灰摻量對不同骨料混凝土長期強(qiáng)度的影響［J］．硅酸鹽通報(bào)，2017，36(7):2310-2314．

［7］姚明來，饒碧玉，陳洲，等．粉煤灰對再生混凝土抗壓性能影響試驗(yàn)研究［J］．施工技術(shù)，2017，46(S1):272-275．

［8］孫家國．水膠比和粉煤灰取代率對混凝土強(qiáng)度的影響分析［J］．建筑結(jié)構(gòu)，2017，47(4):17-20．

［9］譚業(yè)文，王曙光，劉偉慶，等．粉煤灰對混凝土抗氯鹽侵蝕性能的影響［J］．混凝土，2017(7):144-148．

［10］邱瑞芳，劉紅宇，薛芳斌．高摻量粉煤灰水泥混凝土性能的試驗(yàn)研究［J］．山西建筑，2017，43(28):103-105．

作者:梁謙 程建萍 陳平平 景亞州 王香香 孫彩珍 鄭宗倩 單位:河西學(xué)院土木工程學(xué)院