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再生骨料吸水返水特性及其对混凝土收缩的影响

张士杰  
【摘要】:随着我国城镇化进程的高速发展,建筑垃圾的产生量显著增加,露天堆放、简易填埋等处理方式不仅污染了环境,而且浪费了资源,将建筑垃圾进行破碎处理,得到的再生骨料用于配制混凝土,既可以解决建筑垃圾的处置问题,又可以减少天然资源的过度开采,具有巨大的经济和社会效益。众多学者普遍认为,再生骨料的高吸水率和低密实度影响了再生混凝土的性能,在实际应用中通常对再生骨料进行预湿处理,但预湿处理后拌和用水量的确定及再生骨料内养护效果的评价目前仍有争议。本文以再生骨料的吸水返水行为为主线,探究了不同预湿方式的再生废砖骨料在水泥净浆及混凝土中的吸水返水特性,研究了再生骨料的吸水返水行为对界面过渡区表观形貌及显微硬度的影响;通过改变再生骨料的类型、替代率及预湿方式,研究了再生骨料的吸水返水行为对混凝土收缩及其他性能的影响,并对混凝土不同收缩类型、长期收缩与质量损失之间的关系做了探讨;根据前述研究,提出了基于附加用水量的小掺量再生骨料混凝土配合比设计方法。主要结论如下:(1)再生废砖骨料的吸水返水规律表现为:骨料进入浆体后开始吸水,浆体毛细管负压快速上升时,骨料开始返水,当骨料与浆体的水达到新的平衡时,返水结束;再生骨料的吸水返水特性与骨料的预湿程度及浆体的水胶比相关;再生骨料与水泥石的界面过渡区较天然骨料边界更为模糊,粘结更为紧密;再生骨料界面过渡区的显微硬度较骨料与水泥石自身更高。(2)再生骨料的吸水返水行为对混凝土的收缩性能有明显影响。在总用水量一致的情况下,砖含量越高的再生骨料配制的混凝土干燥收缩越小,抗压强度越大;在预湿总用水量不变的情况下,在50%替代率之内,混凝土抗压强度随替代率的增加而增大,在20%替代率之内,混凝土干燥收缩随替代率的增加而减小;干燥再生骨料配制混凝土的坍落度损失最快,且混凝土的早期收缩受骨料的返水行为抑制,预湿总用水量不变组的混凝土早期收缩最大,干燥收缩最小,预湿拌和用水量不变组的混凝土早期收缩最小,干燥收缩最大;不同预湿方式下,表面密封处理的混凝土质量损失率均远小于未处理的混凝土,但混凝土干燥收缩与绝湿收缩的总和均大于总收缩。(3)提出基于附加用水量的小掺量再生骨料混凝土的配合比设计。一方面,基于骨料吸水率计算附加用水量,另一方面,根据优化的Bolomey修正公式计算附加用水量,最终采用两种方式计算所得的较小值作为附加用水量配制混凝土,可以减少减水剂的用量,配制而成的混凝土抗压强度和干燥收缩均可满足实际需求。


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