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混凝土力学性能试验研究

1原材料性能试验分析

1.1水泥

试验所使用的水泥是江西省生产的万年青牌P.O42.5,其细度为1.23。

1.2砂

采用武夷山当地的河砂,中砂,级配良好。

1.3粗骨料

采用武夷山当地产的碎石,表观密度为2867kgm2,最大公称粒径为40mm,级配良好。碎石的含水率小于0.2%。

1.4废弃混凝土

废弃混凝土集料(简称RG),是武夷山当地旧建筑物上拆下来的废弃混凝土块,经人工破碎筛分、分级,按一定的比例混合后,粒径为5~40mm,级配良好。

1.5矿渣微粉

矿渣微粉是福建三钢集团龙海分公司生产的,比表面积为450m2kg。

1.6水

武夷山当地的自来水。

1.7减水剂

选用福州君安建材有限公司生产的YS-A型混凝土高效能减水剂,减水率为15%。

2试验研究

2.1混凝土基准配合比

根据《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ55—2011)的要求,按照强度等级C35设计混凝土基准配合比,水胶比为0.4,坍落度120mm,砂率取38%。

2.2矿渣微粉再生混凝土配合比

试验采用废混凝土等质量取代天然粗骨料,取代率分别为0,25%,50%,100%。在废混凝土取代率试验的基础上,掺入矿渣微粉等量取代水泥用量,取代率分别为0,30%,50%,70%。采用均匀设计法制定了16组试验方案。

2.3混凝土试件的制作

根据《普通混凝土力学性能试验方法标准》(GBT50081—2002)(以下简称《标准》)的规定,试块采用150mm×150mm×150mm标准试模,按照试验方案制作成16组试块,分别测试7,28,60d的抗压强度和工作性能,每次确定的强度值取3个数据的平均值,故每组按照7,28,60d的养护龄期分别制作9个试块,总计144个试块。2.4流动性测试根据《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》(GBT50080—2002)进行坍落度试验,测定不同组别混凝土拌合物的流动性。2.5抗压强度试验根据《标准》进行抗压强度试验,使用微机控制电液伺服压力试验机(HCT306A)进行试验,以0.5~0.8MPas匀速加压,试验分7,28,60d共3次进行,每次试验3个试块,抗压强度结果取平均值。

3试验结果分析

3.1流动性影响分析

以矿渣微粉和废混凝土掺量为变量,通过测试不同方案再生混凝土的坍落度值,得出对再生混凝土流动性的影响规律。当矿渣微粉取代率不变时,随着废混凝土掺量的增加,再生混凝土的坍落度呈现出比较明显的降低趋势;当掺入矿渣微粉后,再生混凝土的坍落度均有所提高;当废混凝土取代率不变时,随着矿渣微粉取代率的增加,再生混凝土的坍落度也有一定程度的提高。研究结果表明:废混凝土在破碎过程中产生很多的颗粒棱角,使其具有表面粗糙、孔隙率大和吸水性好的特征[5],进行混凝土拌制时,在水胶比不变的前提下,由于废混凝土自身要吸收水分,减少了实际用于拌合混凝土的水量,导致混凝土的流动性变差。而矿渣微粉是细微球状体,其颗粒直径比水泥细,且表面光滑,可以起到填充水泥颗粒空隙的作用,而且吸水量小[6]。因此,在水泥刚开始水化时,矿渣微粉包围着水泥颗粒,起到了减水剂的作用,降低了水化速度,提高了混凝土拌合物的流动性。

3.2抗压强度影响分析

本试验以矿渣微粉和废混凝土掺量为变量,通过测试不同方案混凝土的抗压强度值,得出每组方案对不同龄期混凝土抗压强度的影响规律。混凝土7d的抗压强度的变化规律:在废混凝土取代率不变时,当掺入矿渣微粉后,其抗压强度降低。这是由于矿渣微粉的水化速度慢,当水泥用量随着矿渣微粉的掺入而减少时,混凝土的早期强度会出现明显降低。混凝土28d和60d的抗压强度的变化规律:再生混凝土后期抗压强度相比7d的抗压强度高,能够达到设计强度等级C35。当废混凝土取代一定量天然骨料,混凝土强度有一定程度地提高,但随废混凝土取代率的提高,抗压强度呈下降的趋势。当取代率超过50%时,混凝土的抗压强度下降较快;当再生骨料取代率为50%时,掺入适量矿渣微粉,使再生混凝土的流动性得以改善,抗压强度影响不大,28d均能达到35MPa;当再生混凝土中矿渣微粉掺量为50%时,其抗压强度随着废混凝土取代率的增加而提高,28d最高达到40MPa。分析表明:废混凝土不仅棱角多,而且表面粗糙,具有粘结面较好、界面粘结强度较高的特性[7];另外,由于废混凝土的吸水性强,遇水后能很快湿润,促使其表面的许多微裂缝的立刻吸入水泥颗粒,使水化更加充分,形成致密的界面结构,在一定程度上补偿了废混凝土强度较低的缺陷;同时,矿渣微粉的细度比水泥颗粒细,起到了很好的填充作用,改善了再生混凝土的孔隙结构,使孔隙率降低,形成了密实充填结构[8];此外,由于废混凝土的吸水率较高,降低了混凝土的有效水胶比,提高了再生混凝土的抗压强度。

4结语

当再生混凝土中矿渣微粉掺量为50%,采用水泥标号为P.O42.5时,其抗压强度随着废混凝土取代率的增文学期刊加而提高,28d最高达到40MPa。由此可见,矿渣微粉再生骨料混凝土既能节约资源,又能消耗大量的建筑垃圾,对于减轻环境污染十分有效。随着科学技术的快速发展,矿渣微粉再生骨料混凝土一定会成为可持续发展的绿色材料。

作者:谷艳玲 单位:武夷学院土木工程与建筑学院


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