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文献速读 J. CLEAN. PROD.：石灰石煅烧粘土水泥（LC3）再生骨料混凝土性能评价  题目 题目：Performance evaluation of recycled aggregate concrete incorporating limestone calcined clay cement（LC3） 石灰石煅烧粘土水泥（LC3）再生骨料混凝土性能评价 关键字 关键字：再生骨料混凝土、石灰石煅烧粘土水泥、强度、耐氯性、电阻率、孔结构 来源 出版年份：2022 来源：Journal of Cleaner Production 课题组：深圳大学土木与交通工程学院周英武课题组 研究背景 废弃混凝土再利用是促进建筑业可持续发展的有效途径。其中，再生骨料混凝土（RAC）的应用不仅可减轻建筑材料对自然资源的负担，还可缓解建筑拆除后废弃物处理的巨大环境压力。然而，通过破碎和研磨混凝土得到的再生粗骨料（RCA）会有一定的固有缺陷。常规骨料表面残留一定量的旧粘结砂浆，破碎会导致RCA中预先存在微裂缝，并且会使RAC在新旧混凝土界面处存在界面过渡区。具有复杂微观结构的RCA表现出高孔隙率、高吸水性和低颗粒强度。因此，使得RAC的整体性能普遍低于普通混凝土。 为了提高RAC的界面性能，在再生骨料混凝土中掺入粉煤灰、矿渣、偏高岭土和硅灰等辅助胶凝材料，可增加其与氢氧化钙之间的二次水化，额外形成的C-S-H凝胶可填充RAC中的孔隙和微裂纹。此外，RAC的各项性能特别是耐久性均得到改善。研究发现粉煤灰和高炉矿渣在内的辅助胶凝材料（SCM）具有改善效果，但由于日益增加的环境影响而减少的煤炭消耗限制了粉煤灰的产量，可用的高炉矿渣数量也不到全球生产水泥的10%。为了解决传统SCM数量不足，石灰石煅烧粘土水泥（LC3）是一种优良的替代品，世界范围内高岭土和石灰石原料储备充足。与传统的水泥熟料相比，这两种材料生产所需能耗低，大幅降低二氧化碳排放量。 研究出发点 尽管目前关于LC3混合体系的性能已取得实质性的进展，但该三元胶凝材料体系改善RAC性能的途径尚未研究。 研究内容 深圳大学土木与交通工程学院周英武教授课题组研究了LC3取代OPC对100%RCA混凝土性能的影响。研究了力学性能和抗氯离子侵蚀性能；对RAC基体的水化相以及孔径分布进行了定性和定量分析；进一步评估含LC3的RAC中钢筋的腐蚀风险，研究RAC的电阻，提出了等效电路模型。通过对包含LC3的RAC进行生命周期评估分析，以此评估潜在的环境影响。 表1 再生混凝土配合比（kg/m3）   图1 RCM测试后氯离子渗透深度  图2 三种混合物类型的DRCM评估  图3 不同浆体在养护7、28和300d时的XRD图谱  图4 熟料和内部水化产物的直接作用和间接作用点分析  图5 28 d水泥浆体内部水化产物C-(A)-S-H的化学组成  图6 RAC微结构示意图及相应等效电路模型 主要结论 通过对掺石灰石煅烧黏土水泥（LC3）的再生骨料混凝土（RAC）抗压强度、抗氯离子渗透性能、电化学性能和微观结构特性的初步研究，得出以下结论： （1）用LC3替代50%普通硅酸盐水泥（OPC）并不会显著降低RAC的抗压强度，但抗氯离子侵蚀性能显著提高。对于RAC-LC3-35和RAC-LC3-50，与OPC对照组相比，在300d时，氯离子快速迁移系数的降低比例分别达到87%和94%； （2）煅烧粘土和石灰石的加入极大地影响了RAC基体的相组成，并从早期改变了微观结构发展的动力学。在LC3混合物中生成高密度的C-A-S-H凝胶代替C-S-H凝胶，煅烧粘土和水泥中的铝酸盐均与石灰石中的CaCO3反应生成碳铝酸盐。方解石的存在有助于保持水化过程早期形成的AFt相。此外，活性硅与氧化铝的火山灰反应以及碳铝酸盐的生成消耗了大量的Ca(OH)2。改进的相组合有助于RAC基体和再生粗骨料（RCA）与基体之间的界面致密化； （3）由于OPC体系与LC3胶凝体系的组成差异，使得含有LC3的RAC基体孔隙率降低，孔隙结构显著细化。在抗氯离子侵蚀方面，孔隙连通性的降低和孔隙网络迂曲度的增加尤为有利； （4）采用LC3的RAC由于形成了更致密的基体和更细小的微孔结构而显著提高了电阻。孔溶液中有效OH-的减少也有助于降低LC3混合体系电化学体系的电导率； （5）根据所研究的三种再生混凝土（RAC）的生命周期评估结果，水泥对碳排放和能源消耗的贡献最大，而RCA和其他组分的贡献较低。LC3的加入不仅显著降低了RAC的环境负荷，并显著提高了RAC的抗渗性和抗电性，且不影响RAC的力学性能。 本期编者简介 翻译： 刘建伟 硕士生 深圳大学 审核： 余 阳 硕士生 深圳大学 排版： 刘建伟 硕士生 深圳大学 本期学术指导 何嘻闯 博士后 深圳大学 龙武剑 教嘻授 深圳大学 文献链接： https:///10.1016/j.jclepro.2022.132820 |
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