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再生混凝土抗渗性试验研究 (郑州大学 水利与环境学院,河南 郑州 450002) 摘 要:文章 在分析再生混凝土产生渗透原因的基础 上,指出用相对渗透系数评价再生混凝土要比 抗渗标号更 加合理,并给出了相对渗透系数的测定方法,并在大量试 验的基础上对影响再生 混凝土的因素进行了详细分析,得 出了各因素对再生混凝土抗渗性的影响规律。 关键词:再生混凝土;抗渗性;渗透系数;试验研究 中图分类号:TU528.32 文献标识码:A 文章编号: 10076921(XX)11012802 再生混凝土就是把废弃混凝土块经过破碎、清洗、分 级并按一定比例混合后形成的骨料代替 天然骨料所浇注的 混凝土(RECYCLED CONCRETE).再生混凝土目前已可以在许 多非承重结构 中使用。 1 再生混凝土渗透原因及渗透性能的评价 1.1 再生混凝土渗透原因分析 再生混凝土是压力水经混凝土内的贯穿毛细孔由一个 方向向另一个方向移动造成的从微观结 构上看,再生混凝 土是一种非均质的多孔结构,其体内分布有许多大小不同 的微细孔隙。由 于再生骨料表面包裹着相当数量的水泥砂 浆,表面粗糙,棱角较多,由于水泥砂浆孔隙率大 ,吸水 率高,再加上混凝土块在解体、破碎过程中由于损伤积累 使再生骨料内部存在大量微 裂纹,从而导致再生骨料的密 度和表观密度比普通骨料低,吸水率高和吸水速率快,同 时, 再生骨料密度、表观密度、吸水率等物理特性,与母 体混凝土(即废弃混凝土)的强度等级 、配比、使用时间、 使用环境及地域等因素有关,因而它很容易渗水。 1.2 再生混凝土抗渗性能的评价指标 目前,我国对普通混凝土抗渗性能评定的指标采用抗 渗等级。取上口直径为 175mm,下口直 径为 185mm,高为 150mm 圆台形试块,1 组 6 个,从试块底部加 0.2MPa 水压 力开始试验,每隔 8h 增加 0.1MPa,直至 6 个试件中有 3 个 被压力水穿透,停止试验,以每组 6 个试件中 4 个未发现 有 渗水现象时的最大水压成为混凝土的抗渗标号,抗渗标 号按下式计算: P=10H-1 式中:P混凝土抗渗标号; H第三个试件顶面开始有渗水时的水压力(MPa)。 抗渗等级的测定方法简单直观,但是再生混凝土的抗 渗性要远低于普通混凝土,如果采 用抗渗等级的评定指标, 相同抗渗等级再生混凝土的抗渗性仍有很大差别,因而抗 渗等级不 能准确反映再生混凝土的实际抗渗能力。对于再 生混凝土采用相对渗透系数评定其抗渗性要 远比抗渗等级 更合理一些。相对渗透系数的测定一般采用上口直径 175mm,下口直径 185mm, 高 150mm 的圆台形试块,1 组 6 个,在固定压力下恒定一定时间,测出渗水高度,根据渗 水高 度及吸水率来得到相对渗透系数。 2 再生混凝土相对渗透系数的测定 2.1 试验所用原材料 水泥采用孟电普通硅酸盐 42.5 强度等级水泥,天然粗 骨料为 525mm 连续级配碎石,再生粗 骨料采用郑州大学 结构实验室废弃混凝土经粉碎过级后而成,砂子采用中粗 砂,含泥量 3.4% ,细度模数 3.2,粉煤灰采用郑州某电厂 二级粉煤灰。 2.2 再生混凝土吸水率的测定 在相对渗透系数的计算中需要用到再生混凝土的吸水 率,因而在试验前需先测出再生混凝 土的吸水率,测试吸 水率的试块采用边长为 100mm 的立方体试块,3 块为 1 组, 将达到 28d 龄期 的试块从养护室中取出,在 101 型电热鼓 风干燥箱内进行干燥,干燥的温度在 100以上 ,干燥的 时间为 15h,在干燥容器中冷却至常温后,在电子秤上称出 其干燥状态下的质量为 M 1,然后将试块在 CXK 型陶瓷吸水 率真空装置中进行抽气,浸泡 5h 达到饱和后将试块取出, 用拧干的湿布擦掉试块表面的水,称出试块吸水后的质量 M2,则吸水率 a 的计算表达式为 : a=(M2-M1)/M1100% 试验结果取三个试块吸水率的平均值作为该组再生混 凝土的吸水率。 2.3 再生混凝土相对渗透系数的测定 再生混凝土相对渗透系数测定的试验仪器为高精度抗 渗仪,采用一次加压法测定,浇筑 后一天将试样的顶底面 用钢丝刷刷毛,以消除可能影响试件透水性的水泥浆膜。 抗渗试样达 到 28d 龄期后,从养护室中取出,将侧面清擦 干净,然后在试件侧面均匀刮涂一层厚约 1 2mm 密封材 料(水泥加黄油其用量比为 2.51)套上试膜套筒将试样压 入,使试样和套筒平齐 ,将试件连同套筒安装与抗渗仪上。 将抗渗压力一次加压到 0.6 和 0.8MPa,同时开始记录时 间, 在此压力下恒压 6h,然后卸压,从试膜套筒中取出试件, 用压力机将试件劈开,量出平均 渗水高度。如果在恒压过 程中有试件端面出现渗水即停止试验,并记下时间,此时 试件渗水 高度即为试件的高度 15cm,相对渗透系数的计算 式为: K=a D2/(2TH) 式中:K 为相对渗透系数,cm/s。D 为平均渗水高度, cm。H 为水压力,以水柱高度表示,cm 。T 为恒压时间, s;a 为再生混凝土的吸水率。 3 再生混凝土抗渗性的影响因素 3.1 配合比对再生混凝土抗渗性的影响 水灰比是再生混凝土配合比设计中一重要参数,也是 影响再生混凝土抗渗性的重要因素,再 生骨料的吸收作用 是原生集料吸收作用的 2 倍,每批伴料的差异很大,因而 很难控制水灰比 ,新拌混凝土和易性也是一个值得注意的 问题,基于自由水基础上的配合比设计方法,采用 预湿水 法浇注再生混凝土,在搅拌前就使再生粗骨料达到饱和面 干状态,拌合用水量只包含 自由水这一部分。本文试验混 凝土标号为 C25。鉴于目前再生混凝土还没有统一配合比设 计 规范,本文采用天然骨料混凝土配合比设计方法,试验 结果表明这种操作是可行的,强度能 达到设计强度值。再 生混凝土拌合物的水灰比对硬化后的混凝土的孔隙率大小、 数量起决定 作用,直接影响混凝土的抗渗性。水灰比过大, 则多余水份全在再生混凝土硬化过程中逐渐 蒸发出来,使 再生混凝土内部形成空隙和毛细管通道,降低再生混凝土 的抗渗性;反之,水 灰比过小,使再生混凝土拌合物工作 性变差。随着水灰比的增大,再生混凝土的孔隙率增大 , 相对渗透系数也增大,抗渗性能降低。因此在满足施工要 求前提下尽可能用较小的水灰比 。 3.2 再生混凝土对再生混凝土抗渗性的影响 再生骨料,表面粗糙,棱角较多,并且骨料表面还包 裹着相当数量的水泥砂浆(水泥砂浆 孔隙率大,吸水率高), 再加上混凝土块在解体破碎过程中由于损伤积累使再生骨 料内部存 在大量微裂纹,这些都使再生骨料的吸水率和吸 水速度增大,对混凝土抗渗性能不利,见表 1。 740)this.width=740“ border=undefined 3.3 水泥用量对再生混凝土抗渗性的影响 由于再生混凝土砂率比较大,如果水泥用量过小,水 泥就难以完全包裹砂子表面,从而 会造成再生混凝土不密 实,既降低了拌合物的粘结力,又会因砂粒间起阻止作用 的水泥厚度 过薄,导致抗渗能力降低。反之,如水泥量过 大,导致硬化后收缩性大使抗渗能力下降而且 会使再生混 凝土的造价增加。随着水泥量的增加,再生混凝土的渗透 系数减小,抗渗性增加 。 3.4 砂率对再生混凝土抗渗性的影响 再生混凝土的砂率也比较高,因为砂子除了要求填粗 骨料空隙并包裹粗骨料外,还必须有一 定厚度的砂浆保护 层,将粗骨料充分隔开,切断当混凝土硬化后内部沿粗骨 料表面形成连通 的毛细渗水管道提高抗渗性,但砂率过大 会增加增大收缩,反而不利于再生混凝土的抗渗性 ,砂率 一般为 35%45%。 3.5 粉煤灰对再生混凝土抗渗性的影响 再生混凝土中掺入磨细粉煤灰对抗渗性有明显的改善 作用。因为粉煤灰的活性成分与硅酸盐 水泥水化时析出的 大量氢氧化钙结合生成比较稳定的硅酸钙水化物,这种水 化物不仅有助于 混凝土后期强度的增长,而且由于水化物 在反应过程中体积膨胀,使混凝土结构结合更加密 实,增 加了阻水作用,从而使混凝土的抗渗性能得到改善。试验 表明用粉煤灰取代水泥用量 的 20%可明显降低再生混凝土 的相对渗透系数,见表 2。 740)this.width=740“ border=undefined 4 结论 再生混凝土的渗透主要是由其内部的毛细孔引起的, 因而提高抗渗性的关键就是封闭这些毛 细孔水在混凝土内 难以通过。本文在试验的基础上,通过对再生混凝土的试 验及其影响因素 的分析,得出如下结论:为了得到抗渗性 能好的再生混凝土,应尽量用小的水灰比,控制水 泥用量 和砂率,掺入适量的粉煤灰可明显改善其渗透性,同时还 要控制施工质量,由于受试 验条件的限制欠考虑之处有待 进一步研究,但是再生混凝土每立方价格较普通混凝土要少 10 %15 %左右 ,经济效益还是相当可观的。因此再生混 凝土不仅增加了经济效益 ,而且增加 了可观的环境效益和 社会效益 ,是我国目前所提倡的建设节约型社会的良好体 现 ,也是对循 环经济建设的一种启示和推动。 参考文献 1 金伟良,赵羽习.混凝土结构耐久性M.XX: 科学出版社,XX. 2 李志勇,姚嘉良,张宇.关于混凝土抗渗试验方 法的研究J.混凝土,XX ,(2):5760. 3 杜婷,李惠强,吴贤国.再生混凝土的研究现状

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