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1、硫酸盐侵蚀对再生粗混凝土强度影响研究作者：单位：摘要：本文通过对9种不同再生粗骨料(RCA)取代率的再生粗骨料混凝土(RCAC)物理力学性能，以及其在短期硫酸盐侵蚀下的物理力学性能的对比试验，对其动弹性模量、抗折强度、抗压强度等进行了分析研究。研窕结果表明：侵蚀前后，RCAC的动弹性模量均随RCA取代率的升高而减小：在侵蚀前后，RCAC强度随RCA取代率的提高，混凝土立方体抗压强度逐渐降低，适量的硫酸盐侵蚀对混凝土立方体抗压强度有促进作用：未侵蚀RCAC的RCA取代率由O增加到100%过程中,混凝土立方体抗压强度卜.降达45.4%,RCA取50%时对短期抗硫酸盐侵蚀比较有利;。研究结果对于探索
2、RCAC在不同RCA取代率下的物理力学性能及其在短时间硫酸盐侵蚀下的力学性能具有重要意义，有利于寻找最优的RCA取代率，改善并推动RCAC的实际工程运用。关键词：再生粗骨料；硫酸盐侵蚀；弹性模量；抗压强度；抗折强度中图分类号：TU375.I文献标识码：A文章编号：Studyontheinfluenceofsulfateerosiononthestrengthofrecycledcoarseconcrete作者：单位：Abstract:Inthispaper,thedynamicelasticmodulus,flexuralstrengthandcompressivestrengthofrecy
3、cledcoarseaggregateconcrete(RCAC)with9differentreplacementratiosofrecycledcoarseaggregate(RCA)andtheirphysicalandmechanicalpropertiesundershort-termsulfateattackwerestudiedandcompared.TheresultsshowthatthedynamicelasticmodulusofRCACdecreaseswiththeincreaseofRCAsubstitutionratebeforeandaftererosion;t
4、heRCACstrengthdecreaseswiththeincreaseofRCAsubstitutionratebeforeandaftererosion,andthecompressivestrengthofconcretecubedecreasesgradually.Sulfateerosioncanpromotethecompressivestrengthofconcretecube;theRCACsubstitutionratewithouterosionincreasesfrom0%to100%duringtheprocessofconcretecubesubstitution
5、.Thecompressivestrengthdecreasesby45.4%,and50%RCAisbeneficialtoshort-termsulfateresistance.TheresearchresultsareofgreatsignificanceforexploringthephysicalandmechanicalpropertiesofRCACunderdifferentRCAsubstitutionratesanditsmechanicalpropertiesundershort-timesulfateattack,andareconducivetofindingtheo
6、ptimalRCACsubstitutionrate,improvingandpromotingthepracticalengineeringapplicationofRCAC.Keywords:recycledcoarseaggregate;sulfateerosion;modulusofelasticity;compressivestrength;flexuralstrength1引言随着我国环保意识的增强，天然骨料开采越发困难，急需大力推动再生骨料的回收及再利用工作，目前各个地区己初见成效。而如何更加合理有效的普及废弃混凝土的回收及再利用还需努力。绝大多数废弃混凝土经填埋处理，造成大量耕
7、地等资源浪费和环境污染。针对废弃混凝土制造而成的再生骨料，用于再生混凝土的制备，我国学者已进行了大量科研攻关。邢振贤等人的再生混凝土研究表明：在同等条件下，再生混凝土比普通混凝土的抗压强度降低了9%左右，且再生骨料制备的混凝土孔隙率相对较高。吴瑾等人则进行了不同类型的再生粗骨料混凝土的物理力学试验，对再生粗骨料吸水率和压碎指标进行系统分析，提出了再生粗骨料级配分级方法。刘克非网等人的研究表明，再生粗骨料掺量不宜超过粗骨料总量的50%o李康等人则对再生细骨料混凝土展开了系统研究，发现再生细骨料取代率在80%以下时，再生细骨料混凝土抗压强度较高；当取代率为100%时，抗压强度会急剧降低。2试验设计
8、2.1试件原材料水泥(C)：由祁连山水泥有限公司生产，采用PO425水泥;表1水泥各项性能指标表观密度(kgm3)比表面积(m2kg)烧失量(%)初凝/终凝时间(min)抗折强度(MPa)抗压强度(MPa)3d28d3d28d30303621.16135/1905.88.42844砂(三)：河砂，细度模数2.65；石子(三)：花岗岩碎石，最大粒径20mm,表观密度2780kgm3,堆积密度1530kgm3,连续级配；再生粗骨料(RCA)：骨料粒径5mm-45mm,根据建筑用卵石、碎石(GB/T14685-2011)提供的方法对各项基本性能其进行测试。图1再生粗骨料示意图Fig.ISchemat
9、icdiagramofrecycledcoarseaggregate表2再生粗骨料材料性质Tab.2Propertiesofrecycledcoarseaggregatematerials含水率吸水率含泥量压碎指数表观密度老砂浆含量3%4.4%0.6%11.8%2711kgm133.1%水(W)：采用自来水，符合国家标准。混凝土配合比按照水胶比与用水量控制设计，设计原理根据普通混凝土配合比设计规程JGJ55-2011规定进行设计,见表3。表3混凝土配合比及强度(kgP)Tab.3MixtureRCAtioofconcrete编号RCA取代率/%配合比水泥水河砂石子再生粗骨料28d立方体抗压强度
10、C,000.454602077101123046.9Co.4520200.45530238.5610898.4224.644.7Co.45-30300.45530238.5610786.1336.941.9Co.45-40400.45530238.5610673.8449.233.9Co.45-50500.45530238.5610561.5561.531.1Co.15-0037.137.50.4Co.5-2O2037.037.30.3Co.45-3O3036.136.50.4Co.45-404033.433.90.5C.15-505032.232.80.6Co.4S606030.130.60
11、.5Cos-7O7026.526.90.4Co.5-8O8026.026.30.3Co.45-1OO10025.125.30.2(Pd 9)sn3POUJ O-UJBUAa图2硫酸盐侵蚀前后动弹性模量曲线图Fig.2Dynamicmodulusofelasticitycurvebeforeandaftersulfateerosion3.2硫酸盐侵蚀前后混凝土抗压强度分析硫酸盐侵蚀前后混凝土立方体抗压强度统计表见表5,由此绘制的曲线图见图3。由表5可以看出，侵蚀前后立方体抗压强度随着RCA取代率的提高均呈下降趋势。侵蚀前，RCA取代率最低的Co.45O-A试件的28d立方体抗压强度最高，为46.
12、9MPa;随着RCA取代率的增大,混凝土立方体抗压强度逐渐降低,Co.45-1OO-A的立方体抗压强度最低,为25.6MPa；RCA取代率由0增加到100%过程中，混凝土立方体抗压强度下降达45.4%。说明RCA取代率越大，试件密实度越低，越不利于抗压强度的发展。侵蚀后，其抗压强度变化规律与标准养护所测抗压强度变化类似，RCA取代率最低的Co45-O-B试件的28天立方体强度最高，为46.8MPa；随着RCA取代率的增大，混凝土立方体抗压强度逐渐降低，Co.45-1OO-B的立方体抗压强度最低，为24.2MPa；RCA取代率由。增加到100%过程中，侵蚀混凝土立方体抗压强度下降达48.3%。表
13、5硫酸盐侵蚀前后混凝土立方体抗压强度Tab.5CompressiveStrengthofConcreteCubesbeforeandafterSulfateErosion编号RCA取代率()AB强度变化(MPa)28d抗压强度(MPa)7d侵蚀后抗压强度(MPa)Ca5-0046.946.8-0.1Co.4S2O2044.744.1-0.6C(Ij303041.940.2-0.7Co.15-404033.934.91.0Co.15-505031.131.50.7Co.15-606029301.0Co.45-707027.726.5-1.2C.45-8O8026.625.3-1.3Co.U-10
14、010025.624.2-1.4(Pdg,Js EsSaJdUJOO图3硫酸盐侵蚀前后混凝土立方体抗压强度变化图Fig.3Compressivestrengthofconcretecubebeforeandaftersulfateattack由图可以看出，在相同的配合比下，Co,45-4O-B.Co.45-5O-BsCo.456O-B的强度相对A中强度有所增大，说明在RCA取代率在40%-60%之间的再生混凝土在硫酸盐溶液侵蚀下对抗压强度有促进作用。产生这种现象的原因可能是由于在该RCA取代率配合比下，试件的密实度较好，在硫酸盐侵蚀下，硫酸盐与水泥石中Ca(OH)2作用生成二水石膏，二水石膏再
15、与水泥石中的固态水化铝酸钙反应生成钙砚石。侵蚀7d过程中生成的钙矶石正好全部填充了再生骨料混凝土中的孔隙，提高了混凝土的密实度，从而使得混凝土的立方体抗压强度提高。陈露一等人时的研究也表明硫酸盐溶液中会产生膨胀性产物钙矶石，形成巨大的膨胀应力，造成体积膨胀结构疏松，进而导致抗压强度降低。而其他配合比再生混凝土试件在侵蚀下立方体抗压强度均有所下降，说明硫酸盐对混凝土侵蚀对其抗压强度有害，需进一步探索分析。3.3硫酸盐侵蚀前后混凝土抗折强度分析硫酸盐侵蚀前后混凝土棱柱体抗折强度统计表见表6,由此绘制的曲线图见图4o由表6可以看出，侵蚀前，棱柱体抗折强度随RCA取代率的提高呈现逐渐下降的变化规律。R
16、CA取代率最低的Co.45-O-A试件的28d立方体强度最高，为3.5MPa；随着RCA取代率的增大，棱柱体抗折强度逐渐降低，Co.45lOO-A的棱柱体抗折强度最低，为2.7MPa；RCA取代率由O增加到100%过程中，混凝土棱柱体抗折强度下降达22.9%o侵蚀后，棱柱体抗折强度随RCA取代率的提高呈现先降后升再降的变化规律。其中，RCA取代率最低的Co.45-5O-B试件的28天柱体抗折强度最高，为3.9MPa;C0145-100-B的柱体抗折强度最低，为3.0MPa。表6硫酸盐侵蚀前后混凝土棱柱体抗折强度Tab.6FlexuraIStrengthofConcretePrismsbefor
17、eandafterSulfateErosion编号RCA取代率(%)AB强度变化28d抗折强度7d侵蚀后抗折强度(MPa)(MPa)(MPa)C.5-O035370.2Co.5-2O2033350.2CIM5-303033360.3COJ5-404032370.5Co. s-505031390.8Co. b-606030350.5Co. t5-707030340.4Co. 45-808029320.3Co. 45-10010027300.3 Pre-erosion strength 一 POSt erosion Strength(edwg,-us5mxaizReplacement rate (
18、%)图4硫酸盐侵蚀前后混凝土棱柱体抗折强度变化图Fig.4Changesofflexuralstrengthofconcreteprismbeforeandaftersulfateattack根据侵蚀前后抗压与抗折强度分析结果可知，Co.45-50试件在侵蚀前后强度均表现为上升，对短期内对抗硫酸盐侵蚀有利，为此研究的最佳配合比，因此再生粗骨料取代率50%左右的试件物理力学性能比较优异。4结论（1）在相同水灰比下，随着RCA取代率的提高，其动弹性模量、抗压强度均呈现下降趋势，导致这种现象的原因与RCA取代后混凝土密实度有关。（2）在相同水灰比下，标准养护28天后再再硫酸盐侵蚀一周后，再生混凝土立
19、方体抗压强度在RCA取代率40%、50%、60%时相对标准养护强度有一定增长，该取代率对再生混凝土抗压强度有利；（3）在相同水灰比下，标准养护28天后再再硫酸盐侵蚀一周后，再生混凝土棱柱体抗折强度在RCA取代率50%时相对标准养护强度有增长最大,该取代率对再生混凝土棱柱体抗折强度最有利。因此，本研究最佳取代率取50%为最佳，抗折与抗压强度的变化不具备一致性。(4)在硫酸盐短期侵蚀对再生混凝土物理力学性能能产生促进作用，在实际工程中应合理运用。参考文献1邢振贤，周日农.再生混凝土的基本性能研究J.华北水利水电学院学报1998,19:30-32.2吴瑾,朱磊,景宪航.再生粗骨料的随机特性及分级方法
20、研究J工程力学,2015,(2):91-105.3刘克非，李泉.建筑垃圾再生骨料用于道路基层的力学与干缩性能试验研究J.中外公路,2016,36(5):235-237.4李康,刘元珍,赵敏,等.再生细骨料保温混凝土抗压强度试验研究J新型建筑材料,2017,:76-78.5韩束芳(JGJ55-2011)普通混凝土配合比设计规程S.北京：中国建筑工业出版社，2011.6冷发光等.GBT50082-2009,普通混凝土长期性能和耐久性试验方法标准S北京：中国建筑工业出版社，2009.7戎君明等.(GB/T50081-2002)普通混凝土力学性能试验方法标准S.北京：中国建筑工业出版社,2002.8陈露一，王兵.超声波评价早龄期混凝土硫酸盐腐蚀的试验研究J世界桥梁，2010,(4)：51-53.
