人造骨料可循環(huán)混凝土體積穩(wěn)定性的研究.pdf

1、水泥混凝土作為最廣泛應(yīng)用的建筑材料，在制備過程中消耗大量天然砂石資源，破壞生態(tài)環(huán)境。目前廢棄建筑垃圾和工業(yè)廢渣利用率低，其隨意堆放不但占用耕地，而且造成粉塵污染，廢渣中的重金屬離子會(huì)污染土壤和水資源。針對(duì)這些問題，本課題組將鋼渣、煤矸石、礦渣等工業(yè)廢渣處理后，制備高性能人造骨料，進(jìn)而替代天然砂石骨料配制可循環(huán)混凝土，該混凝土廢棄后可直接破碎、粉磨，添加部分校正原材料，按水泥率值配制生料經(jīng)高溫煅燒后可得到再生水泥熟料，實(shí)現(xiàn)混凝土的循環(huán)利用

2、，該循環(huán)過程中不但降低了石灰石用量，而且還有效利用廢渣等廢棄資源，同時(shí)還能有效降低 CO2氣體的排放量。
　　為了可循環(huán)混凝土實(shí)際應(yīng)用的推廣，本實(shí)驗(yàn)室開展了可循環(huán)混凝土耐久性的研究。本文主要針對(duì)高性能人造骨料的潛在活性，研究其對(duì)可循環(huán)混凝土體積穩(wěn)定性及自修復(fù)性能的影響。借助巖相和X射線衍射分析人造骨料的性能，利用比長(zhǎng)儀測(cè)試可循環(huán)混凝土的體積干燥收縮，借助裂紋寬度測(cè)量?jī)x、超聲波無(wú)損檢測(cè)等測(cè)試手段研究可循環(huán)混凝土裂縫自修復(fù)的能力，同時(shí)

3、利用孔結(jié)構(gòu)和掃描電鏡圖片分析可循環(huán)混凝土內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)變化，取得的主要實(shí)驗(yàn)結(jié)論如下：
　　(1)人造骨料的基本性能及堿-骨料反應(yīng)測(cè)試
　　類熟料組成人造骨料中的主要有C2S、C3S、C3A及C4AF等礦物組分，廢棄物基人造骨料的主要礦物為C2S、CS、CA2、CF2及Ca3Al10O18等，其吸水率分別為1.38％、1.89%，壓碎指標(biāo)分別為11.20%、10.60%，表觀密度分別為2623kg/m3、2605 kg/m3，其

4、均能滿足建筑用卵石國(guó)標(biāo)的壓碎指標(biāo)小于12%、表觀密度大于2500 kg/m3的要求；人造骨料的潛在活性能使其發(fā)生水化后的產(chǎn)物起到填充孔隙的作用；高性能人造骨料不存在潛在的堿-骨料反應(yīng)，即堿性條件下人造骨料不會(huì)造成可循環(huán)混凝土體積的破壞。
　　(2)人造骨料可循環(huán)混凝土力學(xué)性能的研究
　　相同水灰比時(shí)，可循環(huán)混凝土的抗壓強(qiáng)度高于普通混凝土抗壓強(qiáng)度。水灰比為0.47時(shí)，類熟料組成、廢棄物基可循環(huán)混凝土28d時(shí)抗壓強(qiáng)度為62.4M

5、Pa、57.4MPa，相比于普通混凝土(48.7MPa)提高28.1%和17.9%；類熟料組成、廢棄物基可循環(huán)混凝土及普通混凝土界面過渡區(qū)顯微硬度為80kg·mm-2、70kg·mm-2、40kg·mm-2，即可循環(huán)混凝土界面過渡區(qū)硬度更高；人造骨料的高硬度提高了可循環(huán)混凝土抵御體積收縮的能力。
　　(3)溫度、水灰比和砂率對(duì)可循環(huán)混凝土體積干燥收縮的影響
　　溫度從20℃升至40℃過程中，可循環(huán)混凝土未發(fā)生體積的明顯膨脹，

6、膨脹值均小于0.25%，且在200個(gè)凍融循環(huán)內(nèi)，可循環(huán)混凝土也未發(fā)生明顯膨脹，膨脹值均小于0.0%；水灰比從0.42至0.62，混凝土試件養(yǎng)護(hù)至180d時(shí)，與普通混凝土相比較，類熟料組成可循環(huán)混凝土體積干燥收縮率分別下降了19.2%、16.4%、15.7%，廢棄物基可循環(huán)混凝土體積干燥收縮率分別下降了16.1%、18.2%、15.1%；當(dāng)砂率分別取35%、40%、45%時(shí)，相比較與普通混凝土，類熟料組成可循環(huán)混凝土體積干燥收縮率分別下降

7、了16.0%、16.4%、14.1%，廢棄物基可循環(huán)混凝土體積干燥收縮率分別下降了18.3%、18.2%、16.6%；孔徑分布表明，隨著水灰比和砂率增大，混凝土內(nèi)部有害孔及多害孔分布增多。
　　(4)礦物摻合料對(duì)可循環(huán)混凝土體積干燥收縮的影響
　　隨著礦物摻合料摻量的增加，可循環(huán)混凝土體積干燥收縮率均有不同程度的下降。養(yǎng)護(hù)至180d齡期時(shí)，與空白試樣(礦物摻合料摻量為0%)相比，摻加10%、20%、30%、40%粉煤灰的類熟

8、料組成可循環(huán)混凝土干燥收縮率分別下降了5.2%、15.2%、28.5%、42.7%，而廢棄物基可循環(huán)混凝土體積干燥收縮率分別下降了6.3%、11.0%、22.9%、38.5%；摻加10%、20%、30%、40%礦粉的類熟料組成、廢棄物基可循環(huán)混凝土體積干燥收縮率分別下降了-1.0%、7.7%、15.2%、20.4%，1.4%、5.5%、10.1%、16.0%；摻加5%硅灰，對(duì)可循環(huán)混凝土干燥收縮率基本沒有影響，當(dāng)摻加10%硅灰后，可循環(huán)

9、混凝土干燥收縮略小于空白試樣，對(duì)其體積干燥收縮影響不大；粉煤灰對(duì)可循環(huán)混凝土體積干燥收縮率的影響最大，能夠有效的降低可循環(huán)混凝土試件的體積干燥收縮率，礦粉對(duì)可循環(huán)混凝土的早期體積收縮率影響較大，但后期體積干燥收縮率下降的不明顯，低摻量的硅灰對(duì)可循環(huán)混凝土體積穩(wěn)定性的影響不大。
　　(5)可循環(huán)混凝土微裂紋自修復(fù)性能的研究
　　隨著水灰比的增加，可循環(huán)混凝土微裂紋自修復(fù)性能降低。水灰比為0.5時(shí)，類熟料組成、廢棄物基砂漿試件及

10、普通砂漿試件自修復(fù)后強(qiáng)度增長(zhǎng)率為30.44%、28.0%、24.96%，超聲波波速增長(zhǎng)率為13.06%、15.83%、12.23%，微裂紋愈合率為100%、79.6%、55.0%，即人造細(xì)骨料試樣自修復(fù)性能優(yōu)于普通砂漿試件；水灰比為0.47時(shí)，類熟料組成、廢棄物基可循環(huán)混凝土及普通混凝土自修復(fù)前后強(qiáng)度增長(zhǎng)率為22.57%、23.13%、11.76%，超聲波波速增長(zhǎng)率為4.54%、4.94%、2.91%，微裂紋愈合率為61.9%、53.8