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度的劣化程度或進(jìn)一步提高混凝土的抗壓強度。當(dāng)粉煤灰摻量大于15%、再生骨料摻量為30%左右時，有利于提高混凝土的早期抗壓強度;同時，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度。

關(guān)鍵詞:粉煤灰，再生骨料，混凝土，抗壓強度

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，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。本項目通過再生骨料取代一定量天然或人工骨料，同時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實驗方案

本實驗設(shè)計混凝土強度等級為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，處理組實驗16組，粉煤灰的摻量分為15%，20%，25%，30%四個梯度，再生骨料的摻量為20%，30%，40%，50%四個梯度，采用正交實驗方案進(jìn)行混凝土立方體試件的制作;對照與處理試驗中，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)護條件下(濕度為95%，溫度20℃±3℃)，分別養(yǎng)護7d和28d，按照GB/T50081—2002普通混凝土力學(xué)性能試驗方法規(guī)定的方法進(jìn)行混凝土立方體抗壓強度實驗［4］，并換算為立方體抗壓強度標(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)的第一點為對照試驗值)。，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，不同摻量粉煤灰混凝土的立方體抗壓強度呈接近或小于對照組的試件抗壓強度平均值，而當(dāng)再生骨料摻量為30%時，除摻量為15%的處理外，其余處理得到的立方體抗壓強度平均值均高于對照實驗強度，同時反映出當(dāng)再生骨料摻量為30%時，隨著粉煤灰摻量逐漸增大時，混凝土的立方體抗壓強度平均值亦隨之增大。從實驗結(jié)果得到，當(dāng)再生骨料摻量為30%時，對粉煤灰再生骨料混凝土的抗壓強度影響最為明顯。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，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，在混凝土強度增長過程中表現(xiàn)出強度最優(yōu)的特點;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［7］，因此，總體表現(xiàn)出混凝土試件抗壓強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28d后，不同摻量粉煤灰再生骨料混凝土的強度隨粉煤灰、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%的處理實驗，當(dāng)再生骨料摻量不大于30%時，混凝土的強度大于對照，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，試件強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，其處理實驗抗壓強度均大于對照試驗，且試驗最大值達(dá)到設(shè)計強度的1．16倍之高。分析原因有以下幾個方面:第一，混凝土拌合物的水灰比是影響混凝土強度的主要因素，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，致使處理試驗中混凝土拌合物的水灰比，相比對照試驗無再生骨料存在的條件下，無形中降低了處理試驗中水灰比值，進(jìn)而表現(xiàn)出處理實驗混凝土28d的立方體抗壓強度高于對照組。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的抗壓強度顯著接近及超過對照試驗。

4結(jié)語

通過試驗數(shù)據(jù)及實驗分析得出以下結(jié)論:1)通過7d混凝土抗壓強度試驗得出，粉煤灰及再生骨料對混凝土早期強度影響比較明顯:當(dāng)粉煤灰摻量小于15%，對混凝土早期強度的影響不明顯;當(dāng)粉煤灰摻量大于15%、再生骨料摻量為30%左右時，有利于提高混凝土的早期抗壓強度;當(dāng)粉煤灰摻量超過30%、再生骨料摻量超過30%時，混凝土的早期強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的抗壓強度試驗得出，混凝土28d的抗壓強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，對混凝土強度的影響并不明顯，達(dá)到對照組(普通混凝土)抗壓強度同等水平，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，通過對混凝土28d的抗壓強度試驗得出，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，雙摻粉煤灰再生骨料混凝土抗壓強度明顯高于普通混凝土，超過混凝土設(shè)計強度的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，提供了可靠的實驗數(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，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，陳兵，趙社戌，等．高摻量粉煤灰混凝土抗壓強度的試驗研究及回歸分析［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———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度的影響［J］．硅酸鹽通報，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