再生混凝土界面过渡区改性方法探讨

翁志英蔡镇江(福州职业技术学院，管理系,福建 福州 35008 福建华东岩土工程有限公司，综合工程勘察院 福建 福州 350003）

再生混凝土界面过渡区改性方法探讨

翁志英1蔡镇江2
(1福州职业技术学院，管理系,福建 福州 350108 2福建华东岩土工程有限公司，综合工程勘察院 福建 福州 350003）

针对再生混凝土强度及耐久性均比普通混凝土差，在电子显微镜观察下发现再生粗骨料与新水泥石界面处呈现疏松多孔的形貌等不足；提出采用水胶比为1.0的水泥外掺硅粉浆液浸泡再生粗骨料一定时间后捞出阴干并用于拌制新的混凝土。试验结果表明，水泥外掺硅粉浆液预处理方法对再生混凝土强度的提高和界面过渡区形貌的改善效果良好。

再生骨料；强化预处理；再生混凝土；界面过渡区

一、再生混凝土细观结构

材料的微观结构决定了其宏观性质。在已有的混凝土细观结构研究中，已经从两相的观点(骨料和水泥石)过渡到三相的观点(骨料、水泥石和界面过渡区)，且已有研究证明混凝土性能只有通过界面过渡区才可以做出合理的解释。再生混凝土内部结构包含原天然骨料与新水泥石界面、原天然骨料与旧水泥石界面和新旧水泥石界面，其中新水泥石与旧水泥石之间的界面过渡区, 在再生混凝土的内部结构中起着不可忽略的作用。试验结果表明，在配合比固定的情况下，再生粗骨料界面处水泥石呈现疏松多孔的形貌；而经过预处理的再生骨料与水泥石界面过渡区的形貌得到很大的改善，再生混凝土的基本力学性能也得到提高[2,3]。显然，可以通过对再生粗骨料进行强化预处理来改善再生混凝土的界面过渡区的情况，从而提高再生混凝土的性能。因此，本文采用水胶比为1.0的水泥外掺硅粉浆液浸泡法强化预处理再生粗骨料，探讨预处理方法对再生混凝土界面过渡区的影响。

二、国内外研究现状

Poon0、水中和比较了普通混凝土与再生混凝土的界面结构，发现再生粗骨料与新水泥石界面处粘结良好，但界面处水泥石呈现疏松多孔的形貌；而天然骨料与水泥石之间呈现明显的界面裂缝，但其界面宽度小于后者。盛毅生0进行SEM试验发现未经处理的再生混凝土试样断裂面上存在大量定向生长的CH结晶，而经过硅粉浸泡的再生混凝土界面有很大的改善。吴红利0采用SEM观察了掺粉煤灰的再生混凝土界面结构，在骨料的界面区发现大量的C-S-H凝胶与骨料紧密结合而没有发现Ca(OH)2。杜婷0发现硅粉可以进一步填充于超细矿渣或超细粉煤灰粒子之间，使界面过渡区的密实性双重提高，改善了其孔隙结构。鲁雪冬0用SEM观察发现采用硅灰、粉煤灰等掺和料均可以使得界面裂缝宽度越窄，粘结强度越高；掺矿物料时界面C-S-H含量以及小的钙矾石越多，CH含量减少。上述试验结果表明，水泥外掺矿物掺合料浆液预处理再生骨料能有效地改善再生混凝土的界面过渡区的结果。但是，基于目前国内研究结果的分散性，并没有得到简单可行而有效的强化预处理方法提高再生混凝土的性能，所以探讨强化预处理对再生混凝土界面过渡区的影响是非常有必要的。

三、再生粗骨料的强化试验

表1 强化后再生骨料的基本特性

（一）强化试验原材料

1、水泥：福建莆田水泥有限公司生产的42.5普通硅酸盐水泥(OPC)；

2、硅粉：四川朗天资源综合利用有限责任公司优质微硅粉。

（二）强化试验步骤

本文采用水胶比为 1.0的水泥外掺 10%硅粉浆液浸泡再生粗骨料来达到强化目的。步骤如下：1、称量算好的胶凝材料用量和用水量，充分搅拌使浆液达到均匀状态；2、把再生骨料倒入盆中；然后将配置好的浆液倒入盆中，注意浆液必须浸没再生骨料并且间隔一段时间进行搅拌；3、待浆液达到初凝状态时捞出、沥干再生骨料，并将再生骨料散粒放置于室内阴凉通风处自然风干1d。

（三）强化后再生骨料的基本特性

风干后的再生骨料各项物理特性指标见表1。

试验结果表明，与未强化的再生骨料相比，强化处理后的再生骨料表观密度有所增加；含水率和吸水率均有所增长；压碎指标有所降低。

四、扫描电子显微镜试验验证

（一）试验仪器设备

本次试验采用福州大学中心实验室的荷兰PHILIPS-FEI公司生产的XL-30 ESEM-TMP环境扫描电子显微镜。其主要技术参数为：加速电压：0.2-30KV，环扫条件下分辨率为3.5nm，放大倍数：10-50 万倍，真空度：10-10-5Torr (1Torr=7.5×10-3Pa)。

（二）试验内容

表2 再生混凝土的基本力学性能

试验混凝土采用同一配合比，设计强度等级为C45，坍落度为180～200mm。水泥采用福建莆田水泥有限公司生产的42.5普通硅酸盐水泥(OPC)；细骨料采用中砂；粗骨料采用5-20m的连续级配骨料；混凝土的配合比为mW：mC：mS：mG=0.4：1：2.4：3.2，采用未处理的再生骨料及预处理的再生骨料各配制一组再生混凝土。待再生混凝土养护至3d、7d、28d和56d龄期时进行骨料-水泥石界面过渡区形貌进行扫描对比实验。为了更好的检验混凝土的微观均匀度，同时还测定了再生混凝土3d、7d、28d和56d龄期立方体抗压强度。

（三） 试样制作

试样制作步骤具体如下：

1、各组混凝土按正常步骤浇筑成型，标准养护至要求龄期。

2、取出符合龄期要求的混凝土试块，用切割机在混凝土试块中间切取一块厚度不超过1cm，边长为1x1cm2的小试件，试件断面必须包含再生骨料和新拌水泥石界面区域。

3、试块切割完成后立即放至烘干箱烘干，在温度105℃下干燥至恒重，再用无水乙醇浸泡使之终止水化。

4、试验之前对试块进行烘干并抽真空，然后对断面进行喷金镀膜，最后置于电子显微镜下观测。

5、把渡好金膜的试件放进扫描电镜腔室进行观察。先将扫描电镜放大倍数调至较小倍数（30倍），确定观察位置，然后放大至需要倍数，观察高性能再生混凝土的界面过渡区形貌。

（四）试验结果讨论

在电子显微镜下，3d时界面处依稀可以看见裂缝，但裂缝被水化产物硅酸钙凝胶C-S-H和钙矾石AFt填充；7d时界面处硅粉表面附着有水化物，表面分布着大量絮状的C-S-H凝胶；28d和56d龄期时界面过渡区胶凝材料已经水化比较完全，几乎看不到CH、水泥颗粒、硅粉颗粒，看不到明显水化物形貌，整个水泥石成分和结构都比较均匀。表2中预处理的再生混凝土3d、7d、28d和56d龄期立方体抗压强度比未处理的再生混凝土同龄期立方体抗压强度分别增长10.1%、10.8%、14.9%和21.4%。因此，从宏观方面和微观方面均可以发现采用水泥外掺硅粉浆液强化预处理的再生混凝土微观结构从早龄期开始便有较大的改善。

五、结论

水胶比为1.0的水泥外掺10%硅粉浆液强化预处理方法从早龄期开始对再生混凝土界面过渡区形貌改善效果明显。相同配合比条件下，强化预处理的再生混凝土立方体抗压强度与未处理的再生混凝土立方相比，从早龄期开始便有较大的提高。因此，本文建议水胶比为1.0的水泥外掺10%硅粉浆液强化预处理方法可作为再生混凝土强化的重要途径。

[1]刘琼.再生混凝土破坏机理研究和格构数值模拟[D]. 同济大学. 2010. 指导教师： 肖建庄.

[2]Poon C S,Shui Z H,Lam L. Effeet of micro structure of IT Zone on Pressive strength of Concrete PrePared With recyeled aggregates [J].Construetion and Building Materials，18(2004):461-468.

[3]盛毅生.再生骨料混凝土水灰比统一定则与界面强化研究[D]. 浙江工业大学，2006. 指导教师:郑建军，孔德玉.

[4]杜 婷. 高性能再生混凝土微观结构及性能试验研究[D]. 华中科技大学，2006. 指导教师：李惠强.

[5]吴红利.高性能再生混凝土试验研究[D]，北京建筑工程学院，2006. 指导教师: 宋少民.

[6]鲁雪冬. 再生粗骨料高强混凝土力学性能研究[D]. 西南交通大学，2006. 指导教师：叶跃忠.

G322

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1007-6344（2016）04-0260-01

翁志英、1989、女、汉族、福建莆田、福州职业技术学院、助教、硕士、高性能混凝土