不同粉煤灰掺量下自密实再生混凝土抗渗性能研究★

谭德阳 季 旭 孙 东 汪 洁 李 硕

(沈阳工业大学建筑与土木工程学院,辽宁 沈阳 110870)



不同粉煤灰掺量下自密实再生混凝土抗渗性能研究★

谭德阳 季 旭 孙 东 汪 洁 李 硕

(沈阳工业大学建筑与土木工程学院,辽宁 沈阳 110870)

采用自然浸泡法，从粉煤灰掺量、再生混凝土基材强度和浸泡时间等方面，分析了影响自密实再生混凝土抗氯离子渗透性的因素，结果表明，粉煤灰可以改善自密实再生混凝土抗氯离子渗透性；再生混凝土基材强度越高，抗氯离子渗透性越好；浸泡时间越长，氯离子浓度越大。

自密实再生混凝土，粉煤灰，氯离子，渗透性

进入21世纪以来,随着土木工程的快速发展,建筑垃圾以超乎想象的速度增加，给社会造成了巨大的环境污染和资源浪费[1-3]。利用再生骨料制成混凝土,可以有效地解决建筑垃圾过多的问题,并极大地缓和建筑业原材料匮乏的矛盾。但众多研究[4，5]指出再生混凝土比普通混凝土抗渗透性略差，主要是因为再生骨料的孔隙率较大[16]。通过掺加粉煤灰的办法可以降低混凝土内部孔隙率[10-12]。同时不少学者对自密实混凝土的抗渗性进行了研究，证明了自密实混凝土通过掺加高效减水剂和矿物掺合料，可以获得免振捣，易施工的特点[7-9]。自密实再生混凝土综合了上述优点，可有效解决我国劳动力不足和环境污染的问题，具有重要的社会效益和应用前景。

1 试验概况

1.1 试验原材料

试验采取由辽宁山水工源制造的42.5普通硅酸盐水泥;细骨料为自然河砂,其表观密度为2.62×103kg/m3,细度模数为2.6;粗骨料为粒径5 mm～20 mm自然碎石,其表观密度为2.83×103kg/m3,吸水率为0.9%,再生粗骨料选用C30普通混凝土通过粉碎、清洗、分级而成,其粒径为5 mm～20 mm,其表观密度为2.73×103kg/m3,吸水率为5.1%;粉煤灰采取沈西热电所制造的二级粉煤灰;减水剂为LJ612型聚羧酸系高效减水剂。

1.2 配合比与试件制作

本次试验参数为粉煤灰掺量(0%,25%,50%,75%,100%)，再生粗骨料替代率(0%,100%)，基材强度(C20，C50)。其试验配合比如表1所示。

1.3 试验方案

1)制作边长为100 mm×100 mm×100 mm试件,养护28 d后,将未加载的试件的表面用环氧树脂进行密封处理(仅保留一

个面)。2)将处理后的试件,放入到配置好的5%NaCl溶液中,做长期浸泡试验,考虑到浸泡时间的影响,将试验周期分为30 d,60 d,90 d。3)当试件浸泡时间满足规定时间后,将试件取出,自然晾干1 d,对试件进行分层钻孔。钻孔深度分别为0 mm～5 mm,6 mm～10 mm,11 mm～15 mm,16 mm～20 mm，见图1。4)收集取出的粉末,利用孔筛进行筛分,孔筛的规格孔径0.63 mm,然后将粉末进行烘干,待粉末冷却后,放入制定容器中备用。5)将所取得的混凝土粉末,以《水运工程混凝土试验规程》的标准为参考,测定混凝土中的自由氯离子含量。

表1 混凝土配合比 kg/m3

2 试验结果与分析

2.1 氯离子浓度计算

由混凝土析出的可溶性氯离子含量可以采用下式计算(结果见表2):

其中，P为一砂浆样品中水溶性氯离子含量，%;CAgNO3为一硝酸银标准溶液浓度，mol/L;G为一砂浆样品重，g;V3为一样品的水量，mL;V4为一吸取的滤液量(每次)，mL;V5为一损耗的硝酸银溶液量(每次)，mL。

表2 再生混凝土与普通混凝土中的氯离子浓度

%

2.2 试验结果分析

1)粉煤灰掺量的影响。图2a)～图2d)分别表示距混凝土表面0 mm～5 mm,5 mm～10 mm,10 mm～15 mm和15 mm～20mm氯离子浓度变化。由图2a)和表2可知，C20R100F25在0 mm～5 mm深度范围的氯离子浓度为0.364%，比C20R100F0减少了0.098%；C20R100F50的氯离子浓度为0.172%，比C20R100F25降低了0.192%；C20R100F75的氯离子浓度为0.194%，比C20R100F50增加了0.022%，这说明随粉煤灰掺量的增大，低强再生骨料(C20)的RASCC中氯离子浓度随粉煤灰掺量的增加呈先减小后增大的趋势。C50R100F和普通混凝土随粉煤灰掺量的变化规律与C20R100F基本相同。试验中的两种自密实再生混凝土的最佳掺量远大于普通混凝土的最佳掺量。这是因为再生骨料表面疏松多孔，粉煤灰本身的惰性较高，所以微集料反应先于水化反应发生。自密实再生混凝土中的一部分粉煤灰会首先充当微集料，填补再生骨料的孔隙，另一部分会使混凝土内产生Ca(OH)2,并且Ca(OH)2形成的薄膜会覆盖在粉煤灰颗粒表面上,发生火山灰效应,激发粉煤灰的水化反应[15]改善混凝土中的孔隙结构，减缓氯离子对混凝土的侵蚀[13-15]。但是，过量的粉煤灰替代水泥骨料之间的孔隙会因胶凝材料达不到最低粘结力而变大，进而导致抗渗性降低。2)再生骨料基材强度的影响。由图3可见，在0 mm～5 mm层深范围内，C50F0的氯离子浓度相比于C20F0减少51.9%。C50R100F25的氯离子浓度相比于C20R100F25减少了28.6%；C50R100F50相比于C20R100F50的氯离子浓度减少了16.2%，C50R100F75相比C20R100F75氯离子浓度减少了15.5%。这说明低强再生骨料配制的RASCC的氯离子浓度均比同等粉煤灰掺量的高强再生骨料的RASCC要高。这是因为再生骨料的表面粘附废弃混凝土中的水泥浆，这些水泥浆在制作RASCC时会发生一定的水化反应，使再生骨料可以更好的粘结在一起，减小再生骨料之间的空隙。

2.3 浸泡时间的影响

随着试件在氯离子溶液浸泡时间的增加，普通混凝土和自密实再生混凝土内氯离子浓度逐步上升。结合陈悦,强薇等人的探究[15]和表2可以看出，30 d内，以C20,C50为基材的RASCC氯离子浓度当粉煤灰掺量为50%时，达到最低水平，分别为0.172%和0.148%。浸泡60 d和90 d时，以C20,C50为基材的RASCC在50%的粉煤灰掺量下，氯离子浓度最低。

分析其主要原因可能是:粉煤灰的水化反应随着时间的推移而减弱,在氯离子的长期侵蚀下,氯离子会不断涌进混凝土内部,并在内部积累起来,造成混凝土内产生细微孔洞,而粉煤灰不会产生新的胶凝物质来填补这些孔隙,阻止氯离子的进入。长时间的浸泡还会对再生混凝土本身因粉煤灰已经修复好的裂缝、孔隙产生新的破坏。

3 结语

1)掺加粉煤灰可以改善自密实再生混凝土抗氯离子渗透性，最佳的粉煤灰掺量为20%～50%。2)再生混凝土基材强度越高，抗氯离子渗透性越好。3)随着浸泡时间的增加，自密实再生混凝土中氯离子浓度增加，但增长速度随时间的增加而变缓。

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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★：由国家自然科学基金资助项目(51608331)和大学生创新创业训练计划(201610142041)资助

谭德阳(1995- ),男,在读本科生； 季 旭(1995- ),男,在读本科生； 孙 东(1995- ),男,在读本科生； 汪 洁(1995- ),男,在读本科生； 李 硕(1996- ),男,在读本科生

TU528

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