再生细骨料及其混凝土的微观结构特征

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1、再生细骨料及其混凝土的微观结构特征摘要：采用扫描电镜、能谱分析、X射线衍射、显微硬度和氮吸附等微观测试方法研究了再生细骨料及其混凝土的微观结构特征。研究结果表明：再生细骨料是一种组成复杂的、具有一定水化活性的和髙渗透性的人造骨料，其主要矿物相为SiO2、CaC03以及少量的C2S。再生细骨料混凝土内部水泥石孔隙较多，结构密实性较差，同时其与再生细骨料间存在较为明显的界面过渡区，该界面过渡区宽度较大，且界面过渡区两侧的骨料和水泥石的显微硬度均较低。再生细骨料的多孔结构，以及再生细骨料混凝土内部水泥石和界面过渡区微观结构缺

2、陷是导致其大孔增多的主要原因，大孔的增多会对混凝土抗渗性产生不利影响。关键词：再生细骨料；再生细骨料混凝土；水化产物形貌；界面过渡区；微观结构中图分类号：TU528文献标志码：A文章编号:16744764(2013)02013506对于再生骨料混凝土，特别是再生粗骨料混凝土微结构特征，学者们借助各种现代测试技术已对其有了比较清晰的认识：Nobuaki等［1］和Tam［2］证明了再生骨料与新水泥石基体之间同样存在一个界面过渡区(InterfacialTransitionZone,简称ITZ),而且旧水泥与骨料周围孔隙率较

3、高；Poon等［3］发现用高性能混凝土再生骨料配制的再生混凝土的骨料水泥石界面过区内水化产物密实，而用普通混凝土再生骨料配制的再生混凝土的骨料水泥石界过渡区主要由一些松散的水化产物组成，该区域呈现多孔状态；Butler等［4］、水中和等［5］、刘树华等［6］、肖建庄等［7］、张金喜等［8］对再生粗骨料混凝土微观结构以及特征进行了研究，水中和等［5］通过光学显微镜、扫描电镜和电子探针测定了再生骨料中元素与化合物在ITZ的分特征。此外还有些学者对再生骨料混凝土的宏观性能进行了研究［913］,分析了其与普通混凝土之间的差异，

4、以上研究成果为再生骨料混凝土微结构特征及其与宏观性能之间关系的研究奠定了坚实的理论基础，但是对于再生细骨料混凝土目前还缺少此方面的系统研究。再生细骨料和再生粗骨料相比，尽管二者来源相同，但由于细骨料颗粒尺寸小，裂缝多，往往含有大量旧水泥浆体颗粒，使得其组成结构，特别是微观结构要远复杂于后者，而这种复杂的组成结构势必将影响混凝土微观结构，从而对其宏观性能产生不利的影响。因此本文在研究再生细骨料微观结构特征基础上，分析其与混凝土微观结构之间的关系，从微观角度探讨再生细骨料混凝土宏观性能劣化原因。耿健，等：再生细骨料及其混凝

5、土的微观结构特征1实验1.1原材料水泥(Cement)：海螺42.5级普通硅酸盐水泥。河砂(Sand)：普通河砂，细度模数2.7；再生细骨料(RecycledfineaggregateRFA)：由中冶天工上海十三冶建设有限公司提供，骨料物理性能如表1所示。配合比为：普通混凝土LSO(cement:water:sand=300:180:900),再生细骨料混凝土LS14(cement：water：sand：RFA=300：180：540：360)o1.2方法将成型好的试样标准养护7、28d后，放入无水乙醇中3〜5d终止水

6、化，然后放入密闭容器中，准备测试用。X射线衍射(XRD)测试采用德国布鲁克公司(BrukerAXS)公司生产的D8Advance型X射线粉末衍射仪定性分析水化产物，XRD测试采用铜靶，电压40kV,电流30mA,扫描范5〜60。(20),扫描速度10。/min,步长0.02°。扫描电镜(SEM)测试采用日本日立生产的S4800型场发射扫描电子显微镜观察样品形貌，仪器加速电压为20kVo同时采用与该仪器配套的美国EDXA公司生产的X射线能谱仪，进行微区元素的定性和半定量分析，EDXA分辨率为129.92eV,测量时间为5

7、0So采用上海伦捷HVT1000显微硬度计测试界面显微硬度。采用麦克ASAP2020分析仪测试再生细骨料和混凝土微孔。2实验结果及讨论2.1再生细骨料的微观结构特征由图1单颗再生细骨料的SEM测试结果可知，再生细骨料表面非常粗糙，附着有一些不规则的、大小不一的块状颗粒，并含有大量孔洞，以及一些由于机械破碎损伤而形成的微裂缝，这些缺陷的存在势必将对其性能产生不利影响。对其进一步放大(X3000),可以明显发现在块状颗粒表面附着许多类似水泥水化产物的物质，这些物质结构疏松，孔径尺寸较大，且彼此之间并无紧密联系。为进一步判断

8、这些物质的矿物组成，本文对其进行了EDXA分析，其测试结果如图2和表2所示。由其可知，这些物质主要组成元素为C、0、Si、Ca、Al和Mg等，其组成特点与硅酸盐水泥水化相相似。为了更准确的判定再生细骨料的矿物组成特点，对其进行XRD分析，结果如图3所示。由图3可知，RFA的主要衍射峰为低温型石英(a-SiO2,d=4.26、3.3