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1、专业外语姓名：孙耀峰班级：研08-7班学号：082081402008导师：周茗如粉煤灰作为水泥替代物对再生骨料混凝土性能的影响Shi Cong Kou ;Chi Sun Poon ;and Dixon Chan摘要：使用高比例的再生骨料混凝土通常会导致混凝土性能的恶化，本文试图在系统性的研究掺入F级粉煤灰对混凝土性能影响的基础上，找出再生骨料混凝土使用的不足。在这项研究中，制备了水胶比为0.45和0.55的两个混凝土混合物。该再生骨料以0,20,50和100的重量来替代天然骨料。此外，粉煤灰被用作0,25和35的水泥重量的替代品。实验结果表明，压缩强度，拉伸强度和各时期不同层次的混凝土弹性模量
2、的静态值随再生骨料和粉煤灰含量的增大而减小。此外，含量的增加，降低氯离子渗透的阻力，增加了混凝土的干燥收缩和徐变。然而，粉煤灰作为水泥的替代品使用，提高了抗氯离子渗透，降低了干燥性及再生骨料混凝土徐变。实验表明，一种高效利用再生骨料在混凝土结构中运用的方法就是利用了25-35的粉煤灰，可以避免在结构混凝土再生骨料高比例纳入的缺点，造成一些再生骨料混凝土的尽少使用。DOI:10.1061/（ASCE）0899-1561 （2007） 19:9 （709）CE数据库关键词：粉煤灰；强度；收缩；徐变；集料；循环使用引言在新型建筑材料中，废弃材料作为骨料的来源近些年里变得越来越常见。现有堆填区的减少和
3、自然自愿的稀缺鼓励聚合资源的使用和建设拆建废料作为聚合生产源新型混凝土。作为一部分或者是一个整体的自然骨料来使用可再生资源的影响在于可以充分的理解和广泛的推广。Poon等人在2004的实验结果表明，再生骨料混凝土坍落度是依赖于可再生骨料的水分状态。当采用再生骨料时，由于大量水分被用于补偿可在生骨料水分的吸收，一个高初始度的下跌就会出现。Cho和Yeo2004年发现，由于对再生骨料的高吸水性，相比自然骨料混凝土会有更高的坍落度损失。Dhir等人1999年研究表明制备混凝土抗压强度为100%粗糙型和50%精炼型，可再生骨料使用的量要低于相应的自然骨料量的20%30%。然而，如果混合物的过程被修改，
4、那么强度的降低就会达到最小（Otsuki等人2003；Tam等人2005）。此外，Olorunsogo和Padayachee 2002年发现准备100再生骨料混凝土的水吸着力在28天时比天然骨料混凝土高。Abou-Zeid等人2005年发现，再生骨料混凝土比传统的混凝土具有更高的透水性和更低的抗氯离子渗透。Salem等人2003年发现，再生骨料混凝土有比较低的抗冻融相比。Otsuki等人发现再生骨料混凝土碳化活性更强。最后，干燥收缩和再生骨料混凝土徐变被发现高于天然骨料混凝土（Tavakoli和Soroushian 1996；Gomez-Soberon 2003）。据以往的研究表明，再生骨料混
5、凝土的缺点是一些高干燥收缩徐变和更低的抗氯离子渗透。但是这一缺陷可以被纳入一定的改善混凝土混合物性能的粉煤灰来调节其减轻干燥收缩，徐变，和氯化物(Atis等人2004；Dhir等人1986；Nehdi等人2004)。但是，粉煤灰可作为水泥的替代或额外的胶凝材料，在不同应用的混凝土的胶凝材料中粉煤灰生产出完全不同的性质。本文混凝土的粉煤灰作为配料的再生骨料混凝土水泥的替代品的结果提出。主要表现在粉煤灰对抗压强度的影响，拉伸强度，静态弹性模量，干燥收缩，徐变，并对再生骨料混凝土抗氯离子渗透的影响。 材料水泥和粉煤灰ASTM I型硅酸盐水泥和ASTM F级低钙粉煤灰在混凝土配合比中给出。其水泥和粉煤
6、灰化学和物理性能分别在表1和2中反映出来。表1：水泥和粉煤灰的化学组成表2：水泥和粉煤灰的物理性质集料自然骨料和可再生骨料曾被用于混凝土配合比设计中粗骨料的使用，粉碎型花岗岩作为自然总量和再生骨料的来源。根据回收设施，回收总量中的质量控制要求低于0.5的木材重量和颗粒密度比水小。因此重量小于1，可再生矿物在本次研究中使用可作为可再生混凝土骨料。其自然和再生粗骨料确定的尺寸为20和10mm，其粒度符合要求的BS 882（1985），其物理力学性能的粗骨料分布列于表3，孔隙度的总量确定使用水银入侵的孔隙率测定法，河沙被用来作为细石骨料。表3：天然和可再生骨料的性质超增塑剂在第一组粉煤灰混合物中使用
7、的是萘磺酸甲醛缩合物高效减水剂，其混凝土混合物可以作为深褐色4042的固体溶液，密度为1210kg/m3，化学混合物水溶液的密度是用来控制下降幅度为120毫米25毫米。混凝土配合比初步设计坍落度为120mm时两种不同的配合比实验方法。在第一类中准备的水胶比和水泥含量为0.45和400kg/m3；在第二类中准备的水胶比和水泥含量为0.55和410 kg/m3。在这项研究中，粉煤灰被用作0,25和35的重量更换水泥，再生骨料作为0,20,50使用和100天然粗骨料。绝对体积法的替代方法设计采用如表4和表5所示的混凝土混合物，10mm和20mm粗骨料在第一组和第二的混凝土混合物混合使用的比例为1：2
8、。表4：第一类混凝土配合比设计表5：第二类混凝土配合比设计标本铸造和固化对于每一个混合物配合比来说，需要100mm的立方体，7070285mm棱柱，直径100mm、高200mm的圆柱体，立方体和棱柱被用来确定抗压强度和干燥收缩，而圆柱则用来评价分裂拉伸强度，静态的弹性模量和抗氯离子渗透的混凝土性能。另外，徐变测试在第二类混凝土配合比（水胶比为0.55）中使用直径150mm、高300mm的圆柱体来完成。所有的试件被放进模具里面并使用振动台压缩，三块立方体和三块圆柱体的试块立即脱模来测量其1天时的抗压强度和抗拉强度。其余的样本放在温度为271的水固化箱里直至测试的时间。测试抗压强度和抗拉强度对混凝
9、土抗压强度和抗拉强度所使用的是Denison牌压缩机，最大测试力为3000KN。装载用的压缩和拉伸试验，抗压强度和抗拉强度分别为200和57KN/Min，抗压强度和抗拉强度的测试时间分别在1、4、7、28和90天。静弹性模量混凝土弹性模量的测定静态按照ASTM C 469（2002b），混凝土试验在28和90天时进行。干燥收缩性一种改进的英国试验方法在此应用（BS 1881, 1970，第5部分）。把混凝土试块从试验箱中拿出，测试每一个试块的初试长度，然后将试块放进湿度95%以上，温度为55C的环境室内在1、4、7、28、56、90天，直到每一个下次的测量。每次测量前预定于当天采取的标本，首先
10、从环境中移出来，并在温度为25，75的相对湿度下放置约4小时。每个试样长度然后测量前15分钟内交付标本，以供随后的干燥过程干燥。试块在环境室，冷却和测量一直持续到最后的112天的长度被测量为止。徐变试块在28天时通过ASTM C 512 （2002a）来测定徐变的性能，对徐变试验所用的标本，4个在单轴压缩加载使用的液压弹簧300mm150mm加载徐变帧大小气瓶组成（见图1）。恒定应力申请为120天的某段时间，三种应变片使用环氧树脂连接试块的一半高度，该仪表然后连接通过全桥结构的自动数据采集系统，应变片同时连接四个假设不发生徐变变形的相关标本。由于温度的变化，可能会影响测试结果，徐变试验是在23
11、2C的混凝土徐变应变的实际控制温度环境下进行的减去总时间相关变形的干燥收缩值计算相应的载荷下混凝土混合物。图1氯离子渗透性混凝土的渗透性测定应符合ASTM C 1202（1997），从直径100，高为200的圆柱体中锯掉50mm厚，直径100的圆柱体。混凝土的抗氯离子渗透的表现在通过的过程中吊坠6小时，本研究试验期总电荷的氯离子渗透性试验是测试在28和90天的混凝土。结果和讨论抗压强度和抗拉强度表6：第一类混凝土配合比抗压强度表7：第二类混凝土配合比抗压强度图2：28天抗压强度时可再生骨料的影响对于第一类别和第二类别的混凝土配合比来说，表6和表7给出了各个试块的抗压强度。每一个值是每组中试块的
12、平均值。图2表示随着混凝土28抗压强度随着可再生骨料的增加而减少；此外，粉煤灰作为水泥的部分替代的使用也造成了抗压强度的少。一个28至90天的实力和发展更密切的观察表明，掺有粉煤灰的混凝土混合物在28至90天期间强度增强。在第一组，含有25的粉煤灰的混凝土混合物在28至90天期间抗压强度分别已增加了8.2%、6.8%和23.3%；另一方面，含有35的粉煤灰的混凝土混合物在28至90天期间抗压强度分别已增加了14.1%、32.7%和24.0%.粉煤灰混凝土混合物强度高的增加的原因是由于后期粉煤灰的火山灰影响，抗压强度增加，以及水胶比的降低。表8和表9给出了混凝土的拉伸强度。每一个值是每组中试块的
13、平均值。结果表明，平均的混凝土混合物拉伸强度的分裂再生骨料内容增加.在相同再生骨料更替水平下降，粉煤灰作为水泥的使用减少了部分取代在分裂的混凝土，对于拉伸强度有趣的是，该再生骨料混凝土拉伸强度分裂并不一定随着水胶比的下降而增加，这显然与常识相矛盾。随着混凝土强度在很大程度上是由之间的总量和水泥基体界面过渡区影响对可在生骨料表面纹理的变化可能是主要原因，造成了矛盾的结果，因此提出更多的研究，必须清楚地解释这一现象。表8：第一类混凝土配合比拉伸强度表9：第二类混凝土配合比拉伸强度静弹性模量表3：第一组混凝土配合比静态弹性模量表4：第二组混凝土配合比静态弹性模量表5：28天抗压强度和28天弹性模量之
14、间的关系在系列的第一类和第二混凝土混合物的静态弹性模量的值列于表3和表4。每一个值是每一组两个数的平均值。对于具有相同内容的粉煤灰混凝土混合物，对混凝土的弹性模量的静态值下降的随着可在生骨料而升高; 28天的100再生骨料和粉煤灰没有准备静态弹性模量混凝土低于天然骨料混凝土约40%和28；然而，该弹性模量的减少幅度对着减少粉煤灰含量而增加。对于35的粉煤灰，在弹性时，碎石料含量增加，从0到100的混凝土混合物模量减少为26和24；同时再生骨料对混凝土弹性模量的静态值随着粉煤灰的增加而下降，然后，对粉煤灰对100的再生骨料混凝土弹性编写的静态模量的影响可以忽略不计；高的水胶比可以导致对再生骨料混
15、凝土与常规混凝土弹性模量较低的静态值。表5反映的是28天抗压强度和28天弹性模量之间的关系，根据美国混凝业协会预测方程弹性模量预测绘制图表，结果表明，方程略高估了对再生骨料混凝土的弹性模量，换句话说，有的结构混凝土再生骨料变形预测会比实际值小。干缩失重表6：类型和中混凝土混合物的干燥收缩图6表示混凝土混合物的干燥值（测试时间为112天）。每一组的值是三个测量值的平均值。结果表明，混凝土的干燥失重性在第一类里面（水胶比为0.45）比在第二类里面（水胶比为0.55）的值要低，这表明水胶比的降低将使干燥失重性减少，如W / B值反映了水泥蒸发水量数额的粘贴性和水的试样表面利率的走向。一个低的水胶比可以导致低的干燥失重值。此外，干燥收缩值的增加可以引起可在生骨料的一个总含量的增加。砂浆坚持可再生骨料助长了在粘贴老+新的数量增加，从而增加了由此产生的干燥失重值（Tavakoli and Soroushian 1996）。进一步的来说，粉煤灰作为水泥替代部分来使用减少了干燥收缩的混凝土。根据Atis等2004的研究表明，干燥收缩减少归因于粉煤灰颗粒稀释作用。徐变 表7：第二类混凝土混合
