不同比例粉煤灰與硅灰對(duì)再生混凝土強(qiáng)度影響

崔佳偉 劉 慈 李艾澤 鄧佳卓 李珍淑*

(延邊大學(xué)工學(xué)院，吉林 延吉 133002)

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不同比例粉煤灰與硅灰對(duì)再生混凝土強(qiáng)度影響

崔佳偉 劉 慈 李艾澤 鄧佳卓 李珍淑*

(延邊大學(xué)工學(xué)院，吉林 延吉 133002)

將再生粗骨料以15%，25%，35%，45%的比例和再生細(xì)骨料以20%的比例按等量取代的方法加入混凝土中，探究了其對(duì)再生混凝土強(qiáng)度的影響，再將粉煤灰、硅灰以6∶4，7∶3，8∶2，9∶1的比例，等量取代25%和35%，加入混凝土中，研究其對(duì)混凝土和易性及抗壓強(qiáng)度的影響，并分析了不同齡期的再生混凝土的抗壓強(qiáng)度，篩選出了最優(yōu)的配合比，為提高工業(yè)廢料及建筑廢物的利用率提供了理論依據(jù)。

再生混凝土，粉煤灰，硅灰，齡期，抗壓強(qiáng)度

0 引言

隨著各地城市化建設(shè)速度的加快，新舊建筑物的更替也隨之加快，所帶來(lái)的建筑垃圾處理問(wèn)題也日益嚴(yán)重，再加上能源消耗的增加，如粉煤灰、硅灰等工業(yè)廢料的處理問(wèn)題也日益嚴(yán)重，在此背景下，再生骨料、工業(yè)廢料已經(jīng)日趨成為混凝土的主要取代材料，本次實(shí)驗(yàn)主要探究大摻量礦物摻合料在不同比例的情況下對(duì)混凝土力學(xué)性能的影響，從而篩選出最優(yōu)的摻合比例，為再生混凝土的設(shè)計(jì)提供依據(jù)，提高經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

1 試驗(yàn)概述

1.1 試驗(yàn)材料與試驗(yàn)方案

表1 試驗(yàn)方案

1)試驗(yàn)材料。

水泥為盾石牌P.O42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥，強(qiáng)度等級(jí)為42.5；再生粗骨料是將廢棄混凝土試塊通過(guò)顎式破碎機(jī)破碎后經(jīng)清洗、破碎和篩分等處理而獲得的粒徑為5 mm～25 mm連續(xù)級(jí)配的再生碎石，其吸水率為5%；再生細(xì)骨料為粒徑控制在0.16 mm～5 mm范圍內(nèi)的再生骨料，吸水率為5%；天然粗骨料為5 mm～25 mm碎石，天然細(xì)骨料為延吉產(chǎn)的河砂，細(xì)度模數(shù)為3.2，含水率為5.6%；粉煤灰為來(lái)自延吉市電廠表觀密度2 200 kg/m3的一級(jí)粉煤灰；硅灰為比表面積為17 900 m3/kg的一級(jí)微硅粉；減水劑為奈系；拌合用水為自來(lái)水。

2)試驗(yàn)方案。

試驗(yàn)方案見(jiàn)表1。

本試驗(yàn)分為三部分共14組試塊，每組試驗(yàn)制作150 mm×150 mm×150 mm的9個(gè)立方體標(biāo)準(zhǔn)試塊。通過(guò)攪拌機(jī)攪拌、裝模、振實(shí)后，放入標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室養(yǎng)護(hù)，測(cè)量齡期為7 d,28 d,56 d的試塊抗壓強(qiáng)度，分析數(shù)據(jù)后得出結(jié)論。

1.2 配合比設(shè)計(jì)

混凝土設(shè)計(jì)值為C30，因?yàn)榛炷林屑尤肓舜髶搅康姆勖夯?，再加上再生粗骨料的粒徑? mm～25 mm的連續(xù)級(jí)配上，混凝土流動(dòng)性大，坍落度為50 mm～130 mm，單位用水量為190 kg/m3，水膠比為0.52，砂率為0.54，見(jiàn)表2。

表2 配合比設(shè)計(jì)表

2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

實(shí)測(cè)抗壓強(qiáng)度及其坍落度見(jiàn)表3。

表3 實(shí)測(cè)抗壓強(qiáng)度及其坍落度

2.1 坍落度分析

由圖1可以看到，在礦物摻合料取代率為25%時(shí)，隨著粉煤灰從0%到90%所占比例的增加，混凝土的坍落度大致可視為逐漸增加，這主要是由于粉煤灰顆粒為圓球狀，在一定范圍內(nèi)，能夠有效地改善混凝土的和易性，從而增加混凝土的坍落度。但當(dāng)?shù)V物摻合料取代率為35%時(shí)，混凝土在粉煤灰不同比例的情況下幾乎均比25%條件下低，也隨著粉煤灰比例的增加，坍落度增加，這主要由于當(dāng)?shù)V物摻合料大摻量的取代水泥的條件下，調(diào)整混凝土和易性。

當(dāng)粉煤灰在礦物摻合料中所占比例為70%時(shí)，礦物摻合料取代率為35%時(shí)，對(duì)混凝土和易性最有利。

2.2 強(qiáng)度數(shù)據(jù)分析

1)早期強(qiáng)度分析。 由圖2可以看到，隨著再生骨料取代率的增加，混凝土的抗壓強(qiáng)度逐漸降低，且當(dāng)取代率從35%增加到45%時(shí)，試件的抗壓強(qiáng)度降低16.8%，這主要是由于再生骨料自身的缺陷，由于再生骨料在粉碎過(guò)程中，內(nèi)部受到擠壓，產(chǎn)生大量的微裂縫，且再生骨料存在很多孔隙。

由圖3可以看到隨著粉煤灰在取代礦物摻合料所占比例的增加，再生混凝土7 d抗壓強(qiáng)度在25%，35%礦物摻合料取代率的情況下均逐漸下降，且35%取代率條件下的強(qiáng)度比25%低，主要原因是隨著礦物摻合料取代率的增加，包裹骨料的水泥漿體減少，參與水化反應(yīng)的水泥減少，因此混凝土強(qiáng)度相比較于不添加礦物摻合料有很大幅度的降低。

綜上所述，大摻量的礦物摻合料以及再生骨料對(duì)混凝土的早期強(qiáng)度有非常不利的影響。

2)后期強(qiáng)度分析。 通過(guò)圖4，圖5可以發(fā)現(xiàn)，摻量在25%，35%的礦物摻合料對(duì)混凝土后期的力學(xué)性能有非常大的影響，并且，在28 d～56 d期間強(qiáng)度提高了22%～30%，并且粉煤灰與硅灰為7∶3時(shí)，抗壓強(qiáng)度明顯優(yōu)于其他比例。

說(shuō)明，當(dāng)粉煤灰與硅灰比例在7∶3時(shí)，為最佳比例。

由圖6可以看出，粉煤灰與硅灰按7∶3的比例，通過(guò)不同取代率的等量取代，對(duì)混凝土后期強(qiáng)度的影響，在20%～35%的區(qū)間內(nèi)，礦物摻合料取代率每增加5%，7 d抗壓強(qiáng)度就下降約8.3%，但是后期強(qiáng)度都有不同程度的增加。

3 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)大摻量礦物摻合料對(duì)再生混凝土性能的影響實(shí)驗(yàn)研究得到如下結(jié)論：

1)大摻量礦物摻合料再生混凝土在再生細(xì)骨料取代率為20%，再生粗骨料的取代率為35%，礦物摻合料取代率為35%、粉煤灰與硅灰添加比例為7∶3時(shí)，可大幅度提高再生混凝土后期強(qiáng)度，并且通過(guò)加入連續(xù)級(jí)配的再生粗骨料，可以提高混凝土的流動(dòng)性，改善混凝土的和易性。

2)粉煤灰在微觀條件下，為玻璃球狀，添加粉煤灰可以有效

改善混凝土和易性，但是，在水膠比一定的條件下，通過(guò)等量取代的方法，加入大摻量的粉煤灰會(huì)降低混凝土的流動(dòng)性，在本實(shí)驗(yàn)中，礦物摻合料取代率每增加5%，其坍落度就減小30 mm。

3)在大摻量的礦物摻合料中，復(fù)摻粉煤灰與硅灰的效果要明顯優(yōu)于單摻粉煤灰的效果，在本試驗(yàn)中，按照粉煤灰與硅灰7∶3的比例，可以有效提高再生混凝土的后期強(qiáng)度。

[1] 魯麗華.不同摻量粉煤灰混凝土的強(qiáng)度試驗(yàn)[J].沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2009(2):107-110.

[2] 劉萍華，許志敏，殷 波.大摻量粉煤灰高性能混凝土試驗(yàn)研究[J].揚(yáng)州大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2007(2):68-71.

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Experimental study on strength of recycled concrete with different proportions of fly ash and silica fume

Cui Jiawei Liu Ci Li Aize Deng Jiazhuo Li Zhenshu*

(CollegeofEngineering,YanbianUniversity,Yanji133002,China)

By adding recycled coarse aggregate in the proportion of 15%, 25%, 35%, 45% and recycled fine aggregate in the proportion of 20% into concrete by the method of equivalent substitution to study its impact on strength of concrete. Secondly, by adding fly ash and silica fume are replaced by 25% and 35% in the proportion of 6∶4, 7∶3, 8∶2, 9∶1 into the concrete to study its impact on workability and compressive strength of concrete, analyse compressive strength of different maturities and screen the best mix proportion. So as to provide theoretical basis for improving the utilization rate of industrial waste and construction waste.

recycled concrete, fly ash, silica fume, maturity, compressive strength

1009-6825(2017)07-0106-03

2016-12-14

崔佳偉(1993- )，男，在讀本科生； 劉 慈(1995- )，男，在讀本科生； 李艾澤(1995- )，女，在讀本科生； 鄧佳卓(1996- )，男，在讀本科生

李珍淑(1965- )，女，高級(jí)實(shí)驗(yàn)師

TU528

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