再生混凝土界面過(guò)渡區(qū)改性方法探討

翁志英蔡鎮(zhèn)江(福州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，管理系,福建 福州 35008 福建華東巖土工程有限公司，綜合工程勘察院 福建 福州 350003）

再生混凝土界面過(guò)渡區(qū)改性方法探討

翁志英1蔡鎮(zhèn)江2
(1福州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，管理系,福建 福州 350108 2福建華東巖土工程有限公司，綜合工程勘察院 福建 福州 350003）

針對(duì)再生混凝土強(qiáng)度及耐久性均比普通混凝土差，在電子顯微鏡觀察下發(fā)現(xiàn)再生粗骨料與新水泥石界面處呈現(xiàn)疏松多孔的形貌等不足；提出采用水膠比為1.0的水泥外摻硅粉漿液浸泡再生粗骨料一定時(shí)間后撈出陰干并用于拌制新的混凝土。試驗(yàn)結(jié)果表明，水泥外摻硅粉漿液預(yù)處理方法對(duì)再生混凝土強(qiáng)度的提高和界面過(guò)渡區(qū)形貌的改善效果良好。

再生骨料；強(qiáng)化預(yù)處理；再生混凝土；界面過(guò)渡區(qū)

一、再生混凝土細(xì)觀結(jié)構(gòu)

材料的微觀結(jié)構(gòu)決定了其宏觀性質(zhì)。在已有的混凝土細(xì)觀結(jié)構(gòu)研究中，已經(jīng)從兩相的觀點(diǎn)(骨料和水泥石)過(guò)渡到三相的觀點(diǎn)(骨料、水泥石和界面過(guò)渡區(qū))，且已有研究證明混凝土性能只有通過(guò)界面過(guò)渡區(qū)才可以做出合理的解釋。再生混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)包含原天然骨料與新水泥石界面、原天然骨料與舊水泥石界面和新舊水泥石界面，其中新水泥石與舊水泥石之間的界面過(guò)渡區(qū), 在再生混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)中起著不可忽略的作用。試驗(yàn)結(jié)果表明，在配合比固定的情況下，再生粗骨料界面處水泥石呈現(xiàn)疏松多孔的形貌；而經(jīng)過(guò)預(yù)處理的再生骨料與水泥石界面過(guò)渡區(qū)的形貌得到很大的改善，再生混凝土的基本力學(xué)性能也得到提高[2,3]。顯然，可以通過(guò)對(duì)再生粗骨料進(jìn)行強(qiáng)化預(yù)處理來(lái)改善再生混凝土的界面過(guò)渡區(qū)的情況，從而提高再生混凝土的性能。因此，本文采用水膠比為1.0的水泥外摻硅粉漿液浸泡法強(qiáng)化預(yù)處理再生粗骨料，探討預(yù)處理方法對(duì)再生混凝土界面過(guò)渡區(qū)的影響。

二、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

Poon0、水中和比較了普通混凝土與再生混凝土的界面結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)再生粗骨料與新水泥石界面處粘結(jié)良好，但界面處水泥石呈現(xiàn)疏松多孔的形貌；而天然骨料與水泥石之間呈現(xiàn)明顯的界面裂縫，但其界面寬度小于后者。盛毅生0進(jìn)行SEM試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)未經(jīng)處理的再生混凝土試樣斷裂面上存在大量定向生長(zhǎng)的CH結(jié)晶，而經(jīng)過(guò)硅粉浸泡的再生混凝土界面有很大的改善。吳紅利0采用SEM觀察了摻粉煤灰的再生混凝土界面結(jié)構(gòu)，在骨料的界面區(qū)發(fā)現(xiàn)大量的C-S-H凝膠與骨料緊密結(jié)合而沒(méi)有發(fā)現(xiàn)Ca(OH)2。杜婷0發(fā)現(xiàn)硅粉可以進(jìn)一步填充于超細(xì)礦渣或超細(xì)粉煤灰粒子之間，使界面過(guò)渡區(qū)的密實(shí)性雙重提高，改善了其孔隙結(jié)構(gòu)。魯雪冬0用SEM觀察發(fā)現(xiàn)采用硅灰、粉煤灰等摻和料均可以使得界面裂縫寬度越窄，粘結(jié)強(qiáng)度越高；摻礦物料時(shí)界面C-S-H含量以及小的鈣礬石越多，CH含量減少。上述試驗(yàn)結(jié)果表明，水泥外摻礦物摻合料漿液預(yù)處理再生骨料能有效地改善再生混凝土的界面過(guò)渡區(qū)的結(jié)果。但是，基于目前國(guó)內(nèi)研究結(jié)果的分散性，并沒(méi)有得到簡(jiǎn)單可行而有效的強(qiáng)化預(yù)處理方法提高再生混凝土的性能，所以探討強(qiáng)化預(yù)處理對(duì)再生混凝土界面過(guò)渡區(qū)的影響是非常有必要的。

三、再生粗骨料的強(qiáng)化試驗(yàn)

表1 強(qiáng)化后再生骨料的基本特性

（一）強(qiáng)化試驗(yàn)原材料

1、水泥：福建莆田水泥有限公司生產(chǎn)的42.5普通硅酸鹽水泥(OPC)；

2、硅粉：四川朗天資源綜合利用有限責(zé)任公司優(yōu)質(zhì)微硅粉。

（二）強(qiáng)化試驗(yàn)步驟

本文采用水膠比為 1.0的水泥外摻 10%硅粉漿液浸泡再生粗骨料來(lái)達(dá)到強(qiáng)化目的。步驟如下：1、稱量算好的膠凝材料用量和用水量，充分?jǐn)嚢枋節(jié){液達(dá)到均勻狀態(tài)；2、把再生骨料倒入盆中；然后將配置好的漿液倒入盆中，注意漿液必須浸沒(méi)再生骨料并且間隔一段時(shí)間進(jìn)行攪拌；3、待漿液達(dá)到初凝狀態(tài)時(shí)撈出、瀝干再生骨料，并將再生骨料散粒放置于室內(nèi)陰涼通風(fēng)處自然風(fēng)干1d。

（三）強(qiáng)化后再生骨料的基本特性

風(fēng)干后的再生骨料各項(xiàng)物理特性指標(biāo)見(jiàn)表1。

試驗(yàn)結(jié)果表明，與未強(qiáng)化的再生骨料相比，強(qiáng)化處理后的再生骨料表觀密度有所增加；含水率和吸水率均有所增長(zhǎng)；壓碎指標(biāo)有所降低。

四、掃描電子顯微鏡試驗(yàn)驗(yàn)證

（一）試驗(yàn)儀器設(shè)備

本次試驗(yàn)采用福州大學(xué)中心實(shí)驗(yàn)室的荷蘭PHILIPS-FEI公司生產(chǎn)的XL-30 ESEM-TMP環(huán)境掃描電子顯微鏡。其主要技術(shù)參數(shù)為：加速電壓：0.2-30KV，環(huán)掃條件下分辨率為3.5nm，放大倍數(shù)：10-50 萬(wàn)倍，真空度：10-10-5Torr (1Torr=7.5×10-3Pa)。

（二）試驗(yàn)內(nèi)容

表2 再生混凝土的基本力學(xué)性能

試驗(yàn)混凝土采用同一配合比，設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C45，坍落度為180～200mm。水泥采用福建莆田水泥有限公司生產(chǎn)的42.5普通硅酸鹽水泥(OPC)；細(xì)骨料采用中砂；粗骨料采用5-20m的連續(xù)級(jí)配骨料；混凝土的配合比為mW：mC：mS：mG=0.4：1：2.4：3.2，采用未處理的再生骨料及預(yù)處理的再生骨料各配制一組再生混凝土。待再生混凝土養(yǎng)護(hù)至3d、7d、28d和56d齡期時(shí)進(jìn)行骨料-水泥石界面過(guò)渡區(qū)形貌進(jìn)行掃描對(duì)比實(shí)驗(yàn)。為了更好的檢驗(yàn)混凝土的微觀均勻度，同時(shí)還測(cè)定了再生混凝土3d、7d、28d和56d齡期立方體抗壓強(qiáng)度。

（三） 試樣制作

試樣制作步驟具體如下：

1、各組混凝土按正常步驟澆筑成型，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)至要求齡期。

2、取出符合齡期要求的混凝土試塊，用切割機(jī)在混凝土試塊中間切取一塊厚度不超過(guò)1cm，邊長(zhǎng)為1x1cm2的小試件，試件斷面必須包含再生骨料和新拌水泥石界面區(qū)域。

3、試塊切割完成后立即放至烘干箱烘干，在溫度105℃下干燥至恒重，再用無(wú)水乙醇浸泡使之終止水化。

4、試驗(yàn)之前對(duì)試塊進(jìn)行烘干并抽真空，然后對(duì)斷面進(jìn)行噴金鍍膜，最后置于電子顯微鏡下觀測(cè)。

5、把渡好金膜的試件放進(jìn)掃描電鏡腔室進(jìn)行觀察。先將掃描電鏡放大倍數(shù)調(diào)至較小倍數(shù)（30倍），確定觀察位置，然后放大至需要倍數(shù)，觀察高性能再生混凝土的界面過(guò)渡區(qū)形貌。

（四）試驗(yàn)結(jié)果討論

在電子顯微鏡下，3d時(shí)界面處依稀可以看見(jiàn)裂縫，但裂縫被水化產(chǎn)物硅酸鈣凝膠C-S-H和鈣礬石AFt填充；7d時(shí)界面處硅粉表面附著有水化物，表面分布著大量絮狀的C-S-H凝膠；28d和56d齡期時(shí)界面過(guò)渡區(qū)膠凝材料已經(jīng)水化比較完全，幾乎看不到CH、水泥顆粒、硅粉顆粒，看不到明顯水化物形貌，整個(gè)水泥石成分和結(jié)構(gòu)都比較均勻。表2中預(yù)處理的再生混凝土3d、7d、28d和56d齡期立方體抗壓強(qiáng)度比未處理的再生混凝土同齡期立方體抗壓強(qiáng)度分別增長(zhǎng)10.1%、10.8%、14.9%和21.4%。因此，從宏觀方面和微觀方面均可以發(fā)現(xiàn)采用水泥外摻硅粉漿液強(qiáng)化預(yù)處理的再生混凝土微觀結(jié)構(gòu)從早齡期開始便有較大的改善。

五、結(jié)論

水膠比為1.0的水泥外摻10%硅粉漿液強(qiáng)化預(yù)處理方法從早齡期開始對(duì)再生混凝土界面過(guò)渡區(qū)形貌改善效果明顯。相同配合比條件下，強(qiáng)化預(yù)處理的再生混凝土立方體抗壓強(qiáng)度與未處理的再生混凝土立方相比，從早齡期開始便有較大的提高。因此，本文建議水膠比為1.0的水泥外摻10%硅粉漿液強(qiáng)化預(yù)處理方法可作為再生混凝土強(qiáng)化的重要途徑。

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1007-6344（2016）04-0260-01

翁志英、1989、女、漢族、福建莆田、福州職業(yè)技術(shù)學(xué)院、助教、碩士、高性能混凝土