蒙脫土增強再生混凝土抗氯離子滲透性能試驗研究

李志強 俞 勇 卜娜蕊 張軒碩 祝 帆 李堰江

(1.河北建筑工程學(xué)院土木工程學(xué)院，張家口 075000；2.河北省土木工程診斷、改造與抗災(zāi)重點實驗室，張家口 075000)

0 引 言

再生混凝土(RAC)是建筑垃圾資源化處理的一個重要的方向，隨著對RAC的研究和推廣，國內(nèi)學(xué)者發(fā)現(xiàn)RAC的各項性能指標均遠遠不如NC[1-5].葉騰[6]等人發(fā)現(xiàn)RA取代率的增加導(dǎo)致RAC的CL—擴散系數(shù)增大，抗CL—滲透能力變差.饒志明[7]等發(fā)現(xiàn)隨著RA取代率和壓碎指標的增大，RAC的CL—擴散系數(shù)逐漸增大，而隨著RA含水率的增加，CL—擴散系數(shù)逐漸減小.金立兵[8]等人建立再生混凝土凸多邊形粗骨料分析模型，研究發(fā)現(xiàn)隨著RA體積分數(shù)的增加，RAC的CL—擴散系數(shù)和擴散深度顯著增加.在RA體積相同的情況下，隨著界面過渡區(qū)厚度和舊砂漿粘結(jié)率的增大，RAC的抗CL—滲透能力不斷降低.上官玉明[9]等通過試驗發(fā)現(xiàn)隨著凝膠材料的增加，RAC的抗CL—滲透性能逐漸增強.沿海地區(qū)大量使用混凝土結(jié)構(gòu)，CL—的滲透導(dǎo)致混凝土中鋼筋的銹蝕，極大的影響混凝土結(jié)構(gòu)的安全，而良好的抗CL—滲透性能可以延長混凝土結(jié)構(gòu)的使用壽命.本文通過研究RA替代率和蒙脫土摻量對混凝土的抗?jié)B透性能影響，為RAC在實際工程中應(yīng)用提供參考依據(jù).

1 試驗原材料

水泥：采用P.O 42.5普通硅酸鹽水泥.

蒙脫土：試驗采用的蒙脫土由鼎磊礦業(yè)有限公司提供，其粒徑主要分布在1～3μm之間，最大粒徑不超過4μm，其中粒徑在1.48～1.72μm的蒙脫土顆粒占比達到38.2%.水泥和蒙脫土的相關(guān)化學(xué)成分如表1所示.

粗骨料：RA是廢棄混凝土試塊經(jīng)過破碎、篩分和清洗等步驟制備而成，RA和天然骨料的粒徑均為5～20mm，級配良好，詳細性能指標如表2所示.

細骨料：采用天然河砂，細度模數(shù)為2.75，中砂.

水：張家口市自來水.

表1 膠凝材料的化學(xué)成分組成(%)

表2 粗骨料性能指標

2 試驗方案

2.1 配合比設(shè)計

為了探究蒙脫土對RAC的抗氯離子滲透性能的影響，試驗采用RA替代天然粗骨料，其替代率分別為0%和30%；采用蒙脫土等量替代水泥，含量分別為0%、1%、2%、3%和4%，混凝土配合比見表3.

表3 再生混凝土配合比

2.2 試件制作及試驗方法

圖1 試件

試驗采用JJ-1B恒速電動攪拌機分散蒙脫土，將轉(zhuǎn)速調(diào)整為2000轉(zhuǎn)，分散15分鐘，制成含有蒙脫土的懸浮液.首先將水泥、砂和粗骨料混合均勻，加入含有蒙脫土的懸浮液后不斷攪拌，然后加入余下的拌和用水并攪拌，最后加入附加水，不斷攪拌直至均勻.將混凝土拌合物放入模具，振搗密實后靜置24小時，脫模后送入標準養(yǎng)護室，養(yǎng)護至合適的齡期，試件如圖1所示.試驗采用電通量法測定RAC的抗CL—滲透性能，儀器如圖2所示.

(a)多功能耐久性能綜合測試儀

(b)耐熱試驗槽 (c)真空飽水機

3 試驗結(jié)果及分析

根據(jù)規(guī)范[10],取出經(jīng)過真空飽水處理的混凝土試件，將試件安裝在試驗槽上，使用多功能耐久性能綜合測試儀對各組試件進行電通量試驗，通電6小時并計算出電通量.電通量的大小能夠反映出抗Cl-滲透性能的強弱，試驗結(jié)果如表4所示，依據(jù)表4中的數(shù)據(jù)繪制出圖3和圖4.

表4 各組試件電通量

圖3 電通量 圖4 電通量與蒙脫土摻量關(guān)系曲線

如圖3所示，當30%的天然骨料被RA替代時，RAC的電通量為3141C，較NC的電通量提升3.7%，抗CL—滲透性能下降不明顯，而根據(jù)饒的研究[7]，全再生骨料混凝土的電通量較NC提升25.6%.與全再生骨料混凝土相比，RA替代率為30%的RAC的抗CL—滲透性能優(yōu)良，可見RA替代率為30%的RAC具有良好工程應(yīng)用前景.

如圖4所示，RAC的電通量總體略高于NC，但RAC和NC的電通量相差不大.隨著蒙脫土摻量的增加，R0和R30試驗組的電通量先增大后減小，且均在蒙脫土摻量為2%時達到最小值.當RA取代率為0%時，M2R0的電通量為2574C，較M0R0下降15%，此時混凝土的抗CL—滲透性能最佳，而M4R0的電通量為3073C，較M0R0上升1.5%，此時M4R0的抗CL—滲透性能略低M0R0；當再生骨料替代率為30%時，M2R30的電通量為2641C，較M0R30下降15.9%，RAC的抗氯離子滲透性能改善明顯，而M4R30的電通量為3264C，較M0R30增加3.9%，此時RAC的抗CL—滲透性能略低于M0R30.由此可見，蒙脫土能夠改善NC和RAC的抗CL—滲透性能，最佳摻量均為2%.蒙脫土具有明顯火山灰效應(yīng)，其能夠參與水泥水化，產(chǎn)生額外的水化硅酸鈣(C-S-H)，填充NC和RAC中的孔隙，NC和RAC的密實度明顯增加，混凝土的抗CL—滲透性能也明顯增強.

4 結(jié) 論

通過電通量法對各組試件進行抗氯離子滲透試驗，得出的結(jié)論如下：

(1)再生骨料替代率為30%時，RAC電通量較NC增加約3.7%，抗CL—滲透性能下降不明顯，RAC的有良好的工程應(yīng)用前景.

(2)RAC的電通量總體高于普通混凝土，其抗CL—滲透能力弱于NC.

(3)RAC和NC的抗CL—滲透性能均在蒙脫土摻量為2%時達到最佳，其電通量分別降低15%和15.9%，NC和RAC的抗CL—滲透性能明顯增強.