1、第4 1卷 第3期V o l.4 1 N o.3材 料 科 学 与 工 程 学 报J o u r n a l o fM a t e r i a l sS c i e n c e&E n g i n e e r i n g总第2 0 3期J u n.2 0 2 3文章编号:1 6 7 3-2 8 1 2(2 0 2 3)0 3-0 4 5 5-0 7碱激发矿渣再生骨料半刚性基层性能宋 洋1,靳 猛2,邱 浩2(1.辽宁工程技术大学 建筑与交通学院,辽宁 阜新1 2 3 0 0 0;2.辽宁工程技术大学 土木工程学院,辽宁 阜新1 2 3 0 0 0)【摘 要】以不同掺量矿渣水泥搭配碱性激发剂制备
2、水泥稳定再生骨料混合料,通过力学试验、电镜扫描和弯曲疲劳试验研究混合料力学性能、微观性能和疲劳性能演化规律。结果表明:相同水泥掺量下,水泥稳定再生骨料混合料的力学性能比天然骨料混合料差,由天然骨料到再生骨料,混合料的最大干密度减小、最佳含水率增大;通过加入碱性激发剂和矿渣,水泥稳定再生骨料混合料力学性能有所提高,超越了天然骨料混合料,在4.0%矿渣水泥掺量时达到特重交通要求;结合力学实验数据和电镜扫描观察,水玻璃作碱性激发剂效果比N a OH好,并且分别存在一个最佳浓度6%和4%,促进混合料的水化过程;随着养生龄期的增长,混合料的疲劳寿命持续增大,疲劳损伤逐渐减小,延长养生龄期既能提高混合料的
3、疲劳寿命,又能降低混合料的疲劳损伤。【关键词】再生混凝土骨料;半刚性基层;碱激发;矿渣;疲劳性能中图分类号:U 4 1 6.2 1 7 文献标志码:AD O I:1 0.1 4 1 3 6/j.c n k i.i s s n 1 6 7 3-2 8 1 2.2 0 2 3.0 3.0 1 9收稿日期:2 0 2 1-1 0-2 6;修订日期:2 0 2 2-0 1-2 4基金项目:国家自然科学基金资助项目(5 1 9 7 4 1 4 6,5 2 1 7 4 0 7 8);辽宁省高等学校创新人才支持计划资助项目(2 1-1 0 7 1);辽宁省自然科学基金资助项目(2 0 1 9-Z D-0 0
4、 4 2)作者简介:宋 洋(1 9 8 2-),教授,博士,研究方向:岩土工程。E-m a i l:l g d s o n g y a n g 1 6 3.c o m。通信作者:靳 猛(1 9 9 4-),硕士,研究方向:岩土工程。E-m a i l:2 5 0 6 0 3 3 1 5 9q q.c o m。P r o p e r t i e so fA l k a l iA c t i v a t e dS l a gR e c y c l e dA g g r e g a t eS e m i-r i g i dB a s eS O N GY a n g1,J I N M e n g2,Q
5、 I UH a o2(1.S c h o o l o fA r c h i t e c t u r ea n dT r a n s p o r t a t i o n,L i a o n i n gU n i v e r s i t yo fE n g i n e e r i n ga n dT e c h n o l o g y,F u x i n1 2 3 0 0 0,C h i n a;2.S c h o o l o fC i v i lE n g i n e e r i n g,L i a o n i n gU n i v e r s i t yo fE n g i n e e r i
6、 n ga n dT e c h n o l o g y,F u x i n1 2 3 0 0 0,C h i n a)【A b s t r a c t】I no r d e rt os t u d yt h ep e r f o r m a n c eo fr e c y c l e dc o n c r e t ea g g r e g a t e i ns e m i-r i g i db a s e,c e m e n ts t a b i l i z e dr e c y c l e da g g r e g a t em i x t u r ew a sp r e p a r e
7、dw i t hd i f f e r e n t c o n t e n t so f s l a gc e m e n t a n da l k a l i n e a c t i v a t o r.E v o l u t i o nl a w so fm e c h a n i c a lp r o p e r t i e s,m i c r op r o p e r t i e sa n df a t i g u ep r o p e r t i e so ft h em i x t u r ew e r es t u d i e dt h r o u g hm e c h a n
8、i c a lt e s t s,s c a n n i n ge l e c t r o n m i c r o s c o p ea n db e n d i n gf a t i g u et e s t s.R e s u l t ss h o wt h a tt h em e c h a n i c a l p r o p e r t i e so f c e m e n t s t a b i l i z e dr e c y c l e da g g r e g a t em i x t u r ea r ew o r s et h a nt h a to fn a t u r
9、a l a g g r e g a t em i x t u r eu n d e rt h es a m ec e m e n tc o n t e n t.F r o m n a t u r a la g g r e g a t et or e c y c l e da g g r e g a t e,t h e m a x i m u m d r yd e n s i t yo f t h em i x t u r ed e c r e a s e sa n dt h eo p t i m u m m o i s t u r ec o n t e n t i n c r e a s e
10、s.B ya d d i n ga l k a l i n ea c t i v a t o ra n ds l a g,t h em e c h a n i c a lp r o p e r t i e so fc e m e n ts t a b i l i z e dr e c y c l e da g g r e g a t em i x t u r ea r ei m p r o v e d,w h i c he x c e e d st h em i x i n go fn a t u r a l a g g r e g a t ea n dm e e t st h es p e
11、c i a l t r a f f i cr e q u i r e m e n t sw h e nt h ec o n t e n to fs l a gc e m e n t i s4.0%.C o m b i n e dw i t h t h em e c h a n i c a l e x p e r i m e n t a l d a t a a n ds c a n n i n ge l e c t r o nm i c r o s c o p e,t h e e f f e c t o f s o d i u ms i l i c a t ea sa l k a l i n e
12、a c t i v a t o ri sb e t t e rt h a n N a OH,a n dt h e r ea r ea no p t i m a lc o n c e n t r a t i o no f6%a n d4%r e s p e c t i v e l yt op r o m o t e t h eh y d r a t i o np r o c e s so f t h em i x t u r e.W i t ht h eg r o w t ho f c u r i n ga g e,t h e f a t i g u e l i f eo ft h em i x
13、 t u r e c o n t i n u e s t o i n c r e a s e a n d t h e f a t i g u ed a m a g eg r a d u a l l yd e c r e a s e s.P r o l o n g i n g t h e c u r i n ga g e c a nn o to n l y i m p r o v et h ef a t i g u el i f eo ft h e m i x t u r e,b u ta l s or e d u c et h ef a t i g u ed a m a g eo ft h e
14、m i x t u r e.R e s e a r c hr e s u l t sp r o v i d e t h e o r e t i c a l g u i d a n c e f o r t h ea p p l i c a t i o no f r e c y c l e dc o n c r e t ea g g r e g a t e i ns e m i-r i g i db a s e.【K e y w o r d s】R e c y c l e d c o n c r e t e a g g r e g a t e;S e m ir i g i d b a s e;A
15、l k a l ie x c i t a t i o n;S l a g;F a t i g u ep e r f o r m a n c e1 前 言 公路工程需要使用大量砂石,随着国家对环境保护力度加大,砂石原材料紧缺,价格暴涨。废旧混凝土骨料的循环利用,可以较好地替代天然砂石骨料,降低造价,减少环境破坏,因此,研究废旧混凝土骨料的路用性能,既可以较好地解决工程砂石骨料供应问题,又能极大地保护环境。肖杰等1-2通过对比再生骨料与天然骨料,证实了再生骨料性能较差,但仍能满足道路基层要求。成子桥等3-4研究发现外掺料的使用能够提高沥青料的强度。张荣华等5-6利用物理手段提高强度并降低吸水率;吕
16、林女等7根据加热处理得到再生骨料较佳热处理温度;应敬伟等8证实高浓度C O2气体在一定程度上提高了再生骨料物理力学性能;付鲁鑫等9-1 0通过不同浓度酸溶液浸泡再生骨料,不仅能够有效减少水泥浆体含量,提升品质,而且操作简单安全。再生骨料掺量对水稳料性能的影响也很大,纪小平等1 1-1 2研究了再生骨料掺量对混合料的影响,认为再生骨料的使用会降低混合料强度。除了再生骨料处理与合理掺量外,碱激发的研究也较多,杨南如等1 3-1 4阐述了碱激发胶凝材料机理;刘梦珠等1 5-1 6研究得到了碱激发剂掺量对胶凝材料力学性能的最佳掺量;王新频等1 7-1 8研究了碱激发矿渣水泥水化产物的微观结构,主要水化产物是C-A-S-H凝胶。杜天玲等1 9的研究发现水玻璃在地聚合物的反应中既是激发剂又是反应物,生成的硅酸凝胶能够进一步填充孔隙而使结构更加致密。目前大部分研究集中在骨料强化、控制合理掺量和加入外掺剂方面,对外掺剂研究还不充分。本研究通过对比再生骨料与天然骨料路用性能指标,得到再生骨料与天然骨料的差异特征,以不同掺量矿渣水泥搭配碱性激发剂制备水泥稳定再生骨料混合料,研究碱激发矿渣再生混凝土骨料强度
