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简介：摘要：再生粗骨料的应用既解决了建筑及市政拆除更新的垃圾处理问题，又节约了自然资源，是一种可持续发展的绿色建材制品。但再生粗骨料的原材料来源受废弃混凝土原始强度和使用环境、破碎工艺等因素影响较大，不同企业生产出的再生粗骨料土存在明显的差异，目前国内已有的研究成果的还不足以建立完善的技术指导体系。因此，再生粗骨料要真正达到大量应用于实际工程中，无论是理论研究还是对施工技术的研究，都有诸多技术难题需要解决，尤其在对提高强度、耐久性能、结构力学等方面还要进行相关研究。 　　关键词：骨料品种；混凝土；性能 　　骨料是混凝土的主要组成材料，在混凝土中，骨料占其总体积的四分之三以上，骨料特性对混凝土的技术性能和经济效益产生重要影响。骨料的化学和矿物组成以及表面结构会影响水化产物特别是 Ca （ OH ） 2 和钙矾石（ AFt ）的成核生长，从而影响界面过渡区的微观结构，进而导致界面过渡区的力学性能存在差异；另一方面骨料的形状、表面结构和长期吸水率也会影响水泥浆体的孔隙结构。 　　 1 试验 　　 1.1 试验原材料 　　采用峨胜 42.5 中热硅酸盐水泥，宣威 I 级粉煤灰，北京冶建 JG-3 型缓凝高效减水剂及山西黄河的 HJAE-A 型引气剂； 5 种人工骨料分别为灰岩、玄武岩、砂岩、大理岩和花岗岩。 　　 1.2 试验方法 　　把玄武岩、花岗岩、大理岩、板岩、砂岩加工成 2.5 ～ 5.0mm 粒级，作为 8 字模抗拉强度试验中混凝土“粗骨料”，将大理岩人工砂筛除大于 2.5mm 的颗粒后作为试验中混凝土“细骨料”，按照粉煤灰掺量 35% ，水胶比 0.30 ，成型小尺寸混凝土 8 字模抗拉强度试件。试件成型后标准养护至 28d ，采用 CMT4304 型 30kN 微机电子万能试验机进行 8 字模抗拉强度观测。把各种岩性的粗骨料（灰岩、玄武岩、砂岩、大理岩、花岗岩）加工成 10mm×22mm×20mm 规则块状体，成型时将饱和面干的骨料块体置于 8 字模腰部，按照粉煤灰掺量 35% 、水胶比 0.30 ，配制砂浆填充 8 字模，并与骨料块体一同振捣密实，养护至 28d ，采用 CMT4304 型 30kN 微机电子万能试验机进行骨料 - 砂浆黏结抗拉强度试验。把颗粒尺寸在 2.5 ～ 5mm 范围内的不同岩性骨料，按照粉煤灰掺量 35% ，水胶比 0.30 ，浆骨体积比为 40% ，成型 40mm×40mm×40mm 立方体小试块，每组 4 块，养护至 28d ，切片抛光后进行显微硬度测试，切片厚度为 10mm 。将大理岩、灰岩、砂岩、玄武岩、花岗岩骨料 5 种骨料研磨至 100μm 以下。将 1 份水泥和 4 份去离子水按质量比在 500mL 塑料瓶中混合，机械搅拌，得到水泥 - 去离子水悬浊液。将悬浮液放置 4h 之后，使用慢速滤纸过滤，得到的水泥溶液用塑料瓶密封保存，水泥溶液中含有钙、钾、钠、铝、硅、氢氧根离子和其他微量离子。采用 250mL 锥形瓶中，将 25g 骨料粉末分别悬浮置于 150mL 水泥溶液和 150mL 去离子水中。塞紧锥形瓶防止水分蒸发，缓缓地摇动锥形瓶混合以上悬浮液，然后在 70℃ 的恒温水箱中保存。到 3 、 7 、 28 、 90d 测试龄期，采用带过滤装置的医用针筒抽取出 5mL 左右的溶液，采用 ICP 测试分析溶液中的金属离子含量。 　　 2 试验结果及分析 　　 2.1 骨料 - 水泥浆体界面过渡区显微硬度 　在距骨料界面 100μm 范围内，界面过渡区显微硬度由高到低依次为灰岩 > 砂岩 > 花岗岩 > 玄武岩 > 大理岩。钙矾石的簇团生长以及 Ca （ OH ） 2 晶体的择优生长，使玄武岩和大理岩骨料界面过渡区增大， C/S 明显高于其他界面区，显微强度明显低于其他三种骨料。灰岩和砂岩界面区钙矾石的簇团生长以及 Ca （ OH ） 2 晶体的择优生长情况较少， C/S 相对较低，显微强度较高。界面过渡区宽度由高到低依次为大理岩 > 玄武岩 > 花岗岩 > 砂岩 > 灰岩，界面过渡区的宽度与粗骨料的吸水率相关。 　　 2.2 骨料 - 水泥浆化学反应 　　花岗岩在水中 1dCa2+ 溶出较高，但少于砂岩、大理岩和灰岩，后逐渐减少， SO32- 溶出量大幅增加， 7d 后幅度较大， Na+ 、 K+ 浓度随龄期溶出量增加， 56 ～ 90d 剧增。花岗岩在水泥中的 Ca2+ 持续降低， 28d 加速降低， SO32- 浓度持续增加。大理岩在水中 1dCa2+ 溶出高，后逐渐减少， SO32- 溶出量逐渐增加，大于砂岩， Na+ 随龄期溶出量增加，早期溶出量小于砂岩、花岗岩，和玄武岩，与灰岩类似，大理岩在水中 K+ 少量溶出，溶出量少于砂岩、花岗岩和玄武岩， 56d 剧增。大理岩在水泥溶液中的 Ca2+ 浓度持续下降，在水泥中的 SO32- 浓度随龄期持续增加，增加明显。 　　玄武岩与花岗岩类似，在水中 1d 时 Ca2+ 溶出高，但少于砂岩、大理岩和灰岩，后逐渐减少， SO32- 溶出量逐渐增加， Na+ 随龄期溶出量增加，早期溶出量与其他 4 种骨料相比增高，在水中的 K+ 少量溶出，溶出量随龄期变化较小，有减小趋势。玄武岩在水泥中的 Ca2+ 浓度随龄期降低，后期保持恒定，表明与其他骨料相比玄武岩吸收水泥溶液中 Ca2+ 的能力较弱。 SO32- 浓度持续增加，与花岗岩类似。研究的所有骨料都具有明显的化学活性，但化学活性随着骨料品种和浸泡骨料的溶液品种而变化。在水泥溶液和去离子水中，骨料化学反应活性在 7d 内增加。整体来看，砂岩和灰岩是本研究骨料中活性最强的，骨料不仅吸附大量离子，也释放离子，表明骨料表面发生了化学反应。玄武砂、花岗岩以及大理岩在水泥溶液和水中都呈现出较低的化学活性。水泥溶液中的 OH- 离子浓度并不会受灰岩骨料的影响。 　　整体来看，砂岩和灰岩是本研究骨料中活性最强的，骨料不仅吸附大量离子，也释放离子，表明骨料表面发生了化学反应。玄武砂、花岗岩以及大理岩在水泥溶液和水中都呈现出较低的化学活性。水泥溶液中的 OH- 离子浓度并不会受灰岩骨料的影响。结果显示骨料比传统观点认为的更具活性，可以预测骨料与水泥溶液之间会发生各种不同的化学反应，这些反应可能会对混凝土界面过渡区的结构产生影响。虽然砂岩的化学反应最为强烈，界面过渡区最薄，界面性质最好。但抗拉较高，黏结性能较高，表明界面过渡区更多与抗拉强度以及界面黏结性质有关。 　　

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