再生混凝土氯離子滲透性試驗研究及細觀數(shù)值模擬.pdf

1、將廢棄混凝土用作骨料、生產(chǎn)新的混凝土(即再生混凝土)可實現(xiàn)非再生資源天然砂、石等的循環(huán)再利用，具有出色的經(jīng)濟效益、環(huán)境效益以及社會效益，受到了人們密切的關注和研究。目前對再生混凝土研究較多，已有成果表明：通過再生骨料的強化以及合理的配合比設計等措施，再生混凝土能夠滿足建筑結構對混凝土工作性能和力學性能的基本要求。但再生混凝土耐久性較差，這常常成為制約其廣泛應用于沿海、除冰鹽等惡劣環(huán)境中結構混凝土的最大瓶頸。
　　 本文以試驗為主

2、要手段，系統(tǒng)地研究了再生混凝土氯離子滲透性以及改善措施。其次本文從細觀的角度，將再生骨料混凝土視為三相復合材料，由再生骨料、砂漿以及骨料和砂漿之間的界面區(qū)三相組成，由于此三相自身結構以及各自性能都相差較大，它們在再生混凝土中的分布狀況會影響混凝土的滲透性。本文通過試驗及數(shù)值分析方法，系統(tǒng)地研究了此三相的性能對再生混凝土氯離子滲透性的影響。主要研究成果如下：
　　 (1)對現(xiàn)有的ASTM C1202加速氯離子滲透試驗裝置進行了改進

3、，設計了多通道ACMT(Accelerated chloride Migration Test)加速氯離子滲透試驗儀，研發(fā)了基于TM7709的數(shù)據(jù)自動采集系統(tǒng)；同時對NEL混凝土電導率法試驗裝置進行了改進。
　　 (2)利用改進的加速氯離子滲透試驗儀和改進的NEL試驗裝置對再生混凝土氯離子滲透進行了試驗研究。試驗結果表明：加速氯離子滲透試驗中，電通量與氯離子滲透系數(shù)存在著很好的線性相關性，可以通過電通量評價混凝土氯離子滲透性；兩

4、種試驗方法所測氯離子滲透系數(shù)存在著很好的線性相關性，為省時省力可采用NEL法快速判定混凝土氯離子滲透性。
　　 (3)試驗研究表明：隨著再生骨料的替代率增加，混凝土氯離子滲透系數(shù)增加，抗?jié)B透性降低，再生骨料替代率在25%以內時，對滲透性影響不是很大，但替代率為100％的全再生混凝土比天然骨料混凝土滲透系數(shù)增加的較多，約為2倍左右；隨著水膠比的增加，混凝土氯離子滲透系數(shù)增加，抗?jié)B透性降低，尤其是全再生混凝土隨水膠比的增加抗氯離子滲

5、透性降低越厲害。
　　 (4)在再生混凝土中摻入活性摻和料，可改善再生混凝土界面過渡區(qū)的微結構，增加混凝土的密實性，從而顯著提高混凝土的抗氯子滲透性。本文在再生混凝土中以25%的活性摻和料等量替代水泥，試驗結果表明：三種摻和料(硅灰、粉煤灰、礦渣微粉)均較明顯的降低氯離子滲透系數(shù)，其中，對全再生混凝土而言，用25%的硅灰替代等量的水泥，可以將氯離子滲透系數(shù)降低至同水膠比的天然骨料混凝土。所以用活性摻和料替代水泥是提高其抗氯離子滲

6、透性的一個重要手段。
　　 (5)本文從細觀層次上試驗研究了骨料和界面區(qū)分布以及活性摻和料粉煤灰對再生混凝土滲透性的影響同時與天然骨料混凝土滲透性進行對比。將粗骨料制作成規(guī)則的棱柱體形狀，置入砂漿中，制作不同系列混凝土試塊，使得這些試塊具有不同的界面區(qū)含量。對試塊進行氯離子滲透性試驗，可得試塊的滲透系數(shù)；假定試塊中的粗骨料、砂漿及界面區(qū)均勻，各相滲透性保持一致，試驗測出砂漿的滲透系數(shù)；同時試驗測出基體混凝土的滲透系數(shù)作為再生粗骨

7、料的滲透系數(shù)，從而可計算出界面區(qū)的滲透系數(shù)。試驗結果表明：再生骨料混凝土的界面區(qū)的氯離子滲透系數(shù)比天然骨料混凝土的氯離子滲透系數(shù)大的多，約為天然骨料混凝土的7.7倍；活性摻和料粉煤灰的摻入使得界面區(qū)的滲透系數(shù)迅速降低至接近天然骨料混凝土。為分析骨料含量對再生混凝土氯離子滲透性的影響，本文設計不同粗骨料含量的各系列混凝土試塊，并對試塊進行氯離子滲透性試驗，試驗結果表明，天然骨料混凝土的氯離子滲透性隨著天然骨料含量的增加而呈現(xiàn)出不斷減小的趨

8、勢；可對于再生骨料混凝土，隨著再生骨料含量的增加，混凝土的氯離子滲透性卻呈現(xiàn)出增大的趨勢；對于摻有粉煤灰的再生骨料混凝土，隨著再生骨料含量的增加，混凝土的滲透性的趨勢與天然骨料混凝土類似，但變化趨勢不如天然骨料混凝土顯著。
　　 (6)本文利用數(shù)值模擬的方法研究了細觀結構對再生混凝土氯離子滲透性的影響。首先，本文基于物理引擎PhysX.net建立了混凝土細觀結構模型，編寫了根據(jù)骨料分布特征輸入相關參數(shù)、無骨料重疊、高骨料體積比的