人造骨料可循環(huán)混凝土中界面過渡區(qū)結構演變及其對性能的影響.pdf

1、采用鋼渣等廢渣及少量組分調整原料，制備廢棄物基人造骨料和礦物組成類似水泥熟料的類熟料組成人造骨料，代替天然砂石配制類熟料組成人造骨料可循環(huán)混凝土和廢棄物基人造骨料可循環(huán)混凝土。兩類可循環(huán)混凝土廢棄后，不需要進行骨料與水泥漿的分離處理，粉磨后添加少量校正原料可直接作為水泥生料，還原再生為水泥，真正實現(xiàn)混凝土的可循環(huán)利用。
　　 可循環(huán)混凝土采用人造骨料配制，人造骨料的組成和性能與天然骨料有著很大的差異，它們與水泥石之間的界面過渡區(qū)

2、(ITZ)的組成、結構及其隨齡期的演變等，必然與天然骨料與水泥石之間的ITZ有所不同。而ITZ的變化又對混凝土的力學性能有著重要的影響。
　　 分別制備了類熟料組成人造骨料可循環(huán)混凝土和廢棄物基人造骨料可循環(huán)混凝土，采用SEM-EDS、XRD、顯微硬度計和壓力試驗機等測試手段，通過對兩種可循環(huán)混凝土中ITZ的微觀形貌、鈣硅比、CH晶體取向性、顯微硬度和力學性能等測試分析，系統(tǒng)研究了人造骨料可循環(huán)混凝土中界面過渡區(qū)結構演變及其對性

3、能的影響，取得的主要研究結果與結論如下:
　　 1、可循環(huán)混凝土界面過渡區(qū)微觀結構研究
　　 類熟料組成人造骨料的主要礦物為C2S、C3S、C3A、C4AF，類似于水泥熟料;與普通混凝土相比，類熟料組成人造骨料可循環(huán)混凝土ITZ只有少量的CH定向排列，絕大部分空間被致密的水化產(chǎn)物填充。ITZ內(nèi)的Ca/Si均值低于普通混凝土;ITZ寬度約為45μm，小于普通混凝土ITZ的50μm;ITZ內(nèi)CH取向性為1.70小于普通混凝土

4、的2.34;顯微硬度值略高于普通混凝土。
　　 不同原料配比的廢棄物基人造骨料對可循環(huán)混凝土ITZ有較大影響，配比為鋼渣40％、礦渣40％、煤矸石20％的人造骨料的主要礦物為C2S、CS、CA2、CF2、Ca3Al10O18，具有較高的吸水率，表面有一定孔隙，其制成的可循環(huán)混凝土的ITZ中鈣硅比最小，微觀結構相對更好;與普通混凝土相比，廢棄物基人造骨料可循環(huán)混凝土ITZ孔隙較少、結構致密，Ca/Si均值較小;ITZ寬度約為40μ

5、m，小于普通混凝土ITZ的50μm; CH取向性為1.64，小于普通混凝土的2.34;顯微硬度明顯高于普通混凝土。
　　 2、水灰比對可循環(huán)混凝土界面過渡區(qū)微觀結構的影響
　　 類似普通混凝土，水灰比對可循環(huán)混凝土界面過渡區(qū)結構和性能也有較大影響，水灰比增大會造成可循環(huán)混凝土ITZ微觀結構變差、性能降低。隨水灰比增大，微區(qū)泌水效應加劇，并導致人造骨料與水泥石結合處的裂縫寬度增加、人造骨料與水泥石的粘結性降低;同時，ITZ

6、中的孔隙尺寸、孔隙率、Ca/Si值、界面寬度等增加，而顯微硬度明顯降低。
　　 3、可循環(huán)混凝土界面過渡區(qū)微觀結構演變過程
　　 齡期為1d、7d、14d時，可循環(huán)混凝土ITZ中孔隙較多、Ca/Si相對較大，ITZ寬度約為60-80μm，齡期為28d時，ITZ結構發(fā)展已較為完善，絕大部分空間被致密的水化產(chǎn)物填充，Ca/Si大幅下降，ITZ寬度約為40-50μm;齡期為56d、120d時，Ca/Si變化幅度較小，ITZ趨于

7、穩(wěn)定，ITZ寬度約為40μm;齡期從1d到28d，CH逐漸生長，取向性增大;28d到120d，隨著二次水化的進行，CH取向性逐漸降低。
　　 4、可循環(huán)混凝土界面過渡區(qū)微觀結構對力學性能的影響
　　 類熟料組成人造骨料可循環(huán)混凝土和廢棄物基人造骨料可循環(huán)混凝土ITZ結構與普通混凝土相比都有一定程度的改善，ITZ結構的改善對其力學性能有極為有利的影響，與普通混凝土相比，類熟料組成人造骨料可循環(huán)混凝土28d抗壓強度提高7.4