吳 憲

(盤錦市水利服務中心,遼寧 盤錦 124010)

1 試驗方法

1.1 原材料

試驗選用“渤海牌”P·O 42.5級普通硅酸鹽水泥,選用綏中電廠生產的F類Ⅱ級優(yōu)質粉煤灰,鞍山建材廠生產的機制砂,廢燒結磚(Wb)和廢混凝土(Wc)經過顎式破碎機破碎而成的再生原料,最大粒徑≥10mm。

1.2 試驗條件

對不同品種的再生原料,試驗研究摻廢燒結磚的再生水工混凝土(WbHC)、摻廢混凝土的再生水工混凝土(WcHC)及摻兩種混合料的再生水工混凝土(WbcHC)性能受粉煤灰摻量的影響[1]。

在設計配合比時,保持水泥用量14%不變,設計20%、40%、60%、80%四種再生原料替代率,在配置相同混合料稠度的情況下探討10%、15%、20%、25%、30%粉煤灰摻量對再生水工混凝土的影響。根據以上配合比,準確計量水、人工砂、粉煤灰、水泥、廢燒結磚和廢混凝土再生原料,采用砂漿攪拌機均勻拌合3min后入模成型,成型尺寸160mm×40mm×40mm,為保證混合料密實度用膠砂振動臺振動2min。然后分組編號,在室內靜置24h后脫模,將各組試件放入60℃蒸汽養(yǎng)護環(huán)境中蒸養(yǎng)18h[2]。

1.3 測試方法

試驗參照《水泥膠砂強度檢驗方法》測試蒸養(yǎng)后試件的抗壓強度,依據《混凝土小型空心砌塊試驗方法》測試試件的吸水率和絕干密度。

2 結果與分析

2.1 不同粉煤灰摻量的WcHC性能

1)摻80%Wc的WcHC性能。設定Wc摻量80%,采用粉煤灰、人工砂、水泥和Wc配制的WcHC性能及配合比如表1所示。

表1 摻5%粉煤灰的WcC性能(80%Wc用量)

結果顯示,在水泥和Wc用量不變的情況下,摻10%粉煤灰(等比例減少人工砂)可明顯增加WcHC抗壓強度,增幅為41.7%,并且WcHC的吸水率與絕干密度也發(fā)生一定的改變。將廢混凝土利用顎式破碎機加工后,Wc顆粒表面粗糙、多棱角,且具有較高的孔隙率,對WcHC密實度造成較大影響,其中摻80%Wc的拌合物密實度最差。

2)摻60%Wc的WcHC性能。從80%減少Wc用量至60%,相應地人工砂用量增大20%,不同粉煤灰摻量的WcHC性能及配合比如表2所示。

表2 不同粉煤灰摻量的WcC性能(60%Wc用量)

結果顯示,隨粉煤灰摻量增加WcHC的抗壓強度變化較為明顯,摻10%、15%、20%粉煤灰時WcHC抗壓強度較未摻組依次增加24.2%、23.4%和12.5%;持續(xù)增加粉煤灰摻量至25%時WcHC抗壓強度反而減小6.3%,說明WcHC抗壓強度與粉煤灰摻量之間存在最佳數值。

3)摻40%Wc的WcHC性能。設定Wc摻量40%,采用粉煤灰、人工砂、水泥和Wc配制的WcHC性能及配合比如表3所示。

表3 不同粉煤灰摻量的WcC性能(40%Wc用量)

結果顯示,在不改變水泥和Wc用量的情況下,WcHC性能受粉煤灰摻量的影響規(guī)律與摻60%Wc時保持一致,但粉煤灰摻量對混合料拌合用水量、WcHC吸水率、絕干密度和抗壓強度的影響程度存在一定差異。

4)摻20%Wc的WcHC性能。設定Wc摻量20%,采用粉煤灰、人工砂、水泥和Wc配制的WcHC性能及配合比如表4。

表4 不同粉煤灰摻量的WcC性能(20%Wc用量)

結果表明,摻10%、15%、20%、25%粉煤灰時WcHC抗壓強度較未摻組依次增加32.0%、31.1%、29.5%和20.5%,在設定摻量范圍內粉煤灰可以在不同程度上增強WcHC抗壓強度,但要使抗壓強度增幅最大仍然具有一適宜摻量[3]。WcHC混合料拌合用水量、吸水率、絕干密度與粉煤灰摻量的相關性和之前分析數據保持一致。

2.2 不同粉煤灰摻量的WbHC性能

1)摻80%Wb的WbHC性能。設定Wb摻量80%,采用粉煤灰、人工砂、水泥和Wb配制的WbHC性能及配合比如表5所示。

表5 摻5%粉煤灰的Wb性能(80%Wc用量)

結果顯示,在水泥和Wb用量不變的情況下,摻10%粉煤灰(等比例減少人工砂)可明顯增加WcHC抗壓強度,增幅為64.5%,并且WcHC的吸水率維持不變,絕干密度有所增大。Wb相較于Wc具有更低表觀密度和更高的吸水率,所以WbHC與WcHC相比有更高的混合料拌合用水量和吸水率,更低的絕干密度,抗壓強度也明顯偏低。

2)摻60%Wb的WbHC性能。從80%減少Wb用量至60%,相應地人工砂用量增大20%,不同粉煤灰摻量的WbHC性能及配合比如表6所示。

表6 不同粉煤灰摻量的WcC性能(60%Wb用量)

結果顯示,摻10%、15%、20%、25%粉煤灰時WbHC抗壓強度較未摻組依次增加60.0%、76.5%、74.1%和58.8%,摻15%粉煤灰時WbHC抗壓強度最高為15.0MPa。隨粉煤灰摻量的增加WbHC抗壓強度變化規(guī)律與WcHC相似,但在相同摻量條件下WbHC抗壓強度增幅明顯>WcHC,如圖1所示。

圖1 不同粉煤灰摻量抗壓強度增幅(60%Wb和Wc)

隨粉煤灰摻量的增加WbHC混合料拌合用水量、吸水率、絕干密度變化規(guī)律與WcHC基本一致,摻25%粉煤灰時WbHC混合料拌合用水量、吸水率較未摻組提高18.3%和16.1%,絕干密度減小5.5%,這與WbHC混合料拌合用水量和吸水率較高、絕干密度較低密切相關[4-5]。

3)摻40%Wb的WbHC性能。設定Wb摻量40%,采用粉煤灰、人工砂、水泥和Wb配制的WbHC性能及配合比如表7所示。

表7 不同粉煤灰摻量的WbC性能(40%Wb用量)

結果顯示,摻10%、15%、20%、25%、30%粉煤灰時WbHC抗壓強度較未摻組依次增加39.8%、66.9%、42.9%、38.8%和28.6%,摻15%粉煤灰時WbHC抗壓強度最高為14.4MPa。隨粉煤灰摻量的增加WbHC抗壓強度變化規(guī)律與60%Wb相似,但在相同摻量條件下前者的抗壓強度增幅相對較低。

4)摻20%Wb的WbHC性能。設定Wb摻量20%,采用粉煤灰、人工砂、水泥和Wb配制的WbHC性能及配合比如表8所示。

表8 不同粉煤灰摻量的WbC性能(20%Wb用量)

結果顯示,摻10%、15%、20%、25%、30%粉煤灰時WbHC抗壓強度較未摻組依次增加40.9%、37.1%、33.3%、31.4%和27.6%,摻10%粉煤灰時WbHC抗壓強度最高為14.8MPa。隨粉煤灰摻量的增加WbHC抗壓強度變化規(guī)律與60%及40%Wb相似,但WbHC抗壓強度增幅隨著Wb用量的減小而降低。隨粉煤灰摻量的增加WbHC混合料拌合用水量、吸水率、絕干密度變化規(guī)律與60%及40%Wb基本一致。

2.3 不同粉煤灰摻量的WcbHC性能

1)混合再生原料總量60%。WcbH抗壓強度隨粉煤灰摻量增加的變化趨勢,如圖2所示。

圖2 不同粉煤灰摻量抗壓強度(60%Wb、Wc)

結果表明,對于不同組成比例的混合再生原料,粉煤灰的摻入均會在不同程度上提高WcbHC抗壓強度,但組成比例的改變影響了隨粉煤灰摻量增加WcbHC抗壓強度的變化趨勢:當Wc含量高于Wb時隨粉煤灰摻量增加WcbHC抗壓強度增大,超過適宜摻量10%后粉煤灰摻量的進一步增加反而會降低WcbHC抗壓強度,變化趨勢與WcHC相似;摻Wb含量較高時隨粉煤灰摻量增加WcbHC抗壓強度逐漸增大。因此,粉煤灰對增強WcbHC抗壓強度的作用效果會受再生原料組成的影響。

WcbHC拌合用水量、吸水性、絕干密度與粉煤灰摻量之間的關系如圖3所示。

圖3 不同粉煤灰摻量絕干密度、吸水率和拌合用水量(60%Wb、Wc)

結果表明,隨粉煤灰摻量的增加WcbHC絕干密度逐漸減少,混合料拌合用水量和吸水率逐漸增大,該變化趨勢與WcHC、WbHc基本相同。

2)混合再生原料總量40%。隨著粉煤灰摻量(10%～20%之間)的增加WcbHC抗壓強度不斷增大如圖4所示,40%混合原料總量時粉煤灰對增強WcbHC抗壓強度的作用效果明顯優(yōu)于60%時。進一步增大粉煤灰摻量到25%,隨粉煤灰摻量增加Wc含量較高的WcbHC抗壓強度逐漸減小,而Wb含量較高時逐漸增大并趨于穩(wěn)定。因此,研究認為無論組成比例如何改變,進一步增加粉煤灰摻量均會降低WcbHC抗壓強度。

圖4 不同粉煤灰摻量抗壓強度、(40%Wb、Wc)

隨粉煤灰摻量的增加WcbHC絕干密度逐漸減少,混合料拌合用水量和吸水率逐漸增大,該變化趨勢與WcHC、WbHc基本相同,WcbHC拌合用水量、吸水性、絕干密度與粉煤灰摻量之間的關系如圖5所示。

圖5 不同粉煤灰摻量絕干密度、吸水率和拌合用水量(40%Wb、Wc)

3)混合再生原料總量20%。20%混合原料總量時WcbHC混合料拌合用水量、吸水率、絕干密度、抗壓強度受粉煤灰摻量的影響與60%及40%時基本相同,但該條件下粉煤灰對增強WcbHC抗壓強度的作用更顯著,如表9～10所示。

表9 不同粉煤灰摻量的WcbC性能(15%Wc、5%Wb用量)

表10 不同粉煤灰摻量的WcbC性能(5%Wc、15%Wb用量)

綜上分析,將粉煤灰摻入WcbHC中,其性能變化特征與WbHC、WcHC基本相同,主要體現(xiàn)在以下方面:①較高摻量條件下,粉煤灰仍然具有明顯的增強WcbHC抗壓強度的作用,且抗壓強度增幅隨著再生原料用量的減小而提高;②隨再生原料用量的增大粉煤灰適宜摻量逐漸增大。

3 結 論

1)摻入適量的粉煤灰能夠增強再生水工混凝土強度,不同配合比、不同再生原料組成時的最佳粉煤灰摻量存在一定差異。再生原料用量和組成對粉煤灰增強效果及混凝土強度發(fā)展趨勢產生影響。

2)再生水工混凝土絕干密度隨著粉煤灰摻量的增加表現(xiàn)出先增大后減小的變化趨勢,摻10%粉煤灰時絕干密度有最大值。抗壓強度和絕干密度達到最大值時的粉煤灰適宜摻量不同,隨粉煤灰摻量增加混合料拌合用水量和吸水率明顯增大。因此,在實際工程應用時,應綜合考慮經濟性、生產工藝、再生混凝土性能等因素合理確定最佳粉煤灰摻量。