再生粗骨料取代率对混凝土各项性能的影响

利用不同品质的3种再生粗骨料,研究了再生粗骨料取代率对混凝土的工作性能、力学性能及干缩性能的影响.结果表明,利用再生粗骨料取代碎石,高品质再生粗骨料可以使碎石混凝土的性能得到改善,而低品质再生粗骨料则降低碎石混凝土的性能,且再生粗骨料取代率不宜超过50%.     

我国高品质再生骨料制备技术及质量评定方法

简单破碎获得的再生骨料性能较差,必须对其进行强化处理,笔者介绍了我国高品质再生骨料的制备方法．通过颗粒整形与强化,高品质再生粗骨料的性能可以与天然碎石相媲美,再生细骨料的性能也有大幅度地改善．建立科学的再生骨料标准,对于推动再生混凝土产业化和确保工程质量具有重要意义．为了更广泛地征求各方意见,介绍了正在制定中的中华人民共和国国家标准《混凝土和砂浆用再生细骨料》和《混凝土用再生粗骨料》（征求意见稿）的主要技术要求．     

骨料含水量的差异对于粉煤灰再生混凝土性能的影响

采用静水天平研究再生粗骨料的吸水情况,然后分别使用3种不同含水量（相较于饱和吸水量的0%、50%、100%）的再生粗骨料来制备再生混凝土,研究其坍落度、抗压强度和拉压比的变化。结果发现:再生粗骨料在前5 min其吸水速率较快,20 s就已经达到了饱和吸水量的21.2%,5 min时达到了48.9%;再生粗骨料的含水量为0%时,其坍落度最大,并且其拉压比最大,表明抗裂性能和延性最好;相对于另外2个含水量,含水量为50%的再生粗骨料的制备的再生混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度最大,拉压比仅次于含水量为0%的再生粗骨料。综合实验结果,当再生粗骨料的吸水量为50%时,相较于其他含水量,其制备的粉煤灰再生混凝土性能最优。     

再生粗骨料混凝土耐久性试验研究

为验证掺加结晶型界面改性剂(IZM)改善再生粗骨料混凝土耐久性,对再生粗骨料混凝土进行收缩性、抗渗性、抗碳化性和抗化学侵蚀性等耐久性试验。结果表明:再生粗骨料混凝土的收缩较普通混凝土大,掺入IZM可使再生粗骨料混凝土的后期收缩降低;再生粗骨料混凝土的抗渗性能与普通混凝土相差不多,掺入IZM后再生粗骨料混凝土的抗渗性能变化不大,同时掺减水剂和IZM后再生粗骨料混凝土的抗渗标号是普通混凝土或再生粗骨料混凝土抗渗标号的2倍;再生粗骨料混凝土的抗碳化性较普通混凝土差,掺入IZM对再生粗骨料混凝土的抗碳化性能影响不大;在不同化学介质中浸泡28 d后,再生粗骨料混凝土的抗化学侵蚀性能较普通混凝土差,而掺入IZM对再生粗骨料混凝土的抗化学侵蚀性能有所提高。     

再生粗骨料颗粒整形的必要性

传统观点认为碎石比卵石好,并认为混凝土再生粗骨料经过整形处理后,去掉了棱角使粒形趋于圆形是不利的．笔者通过分别配制卵石混凝土和碎石混凝土进行对比,指出卵石因粒形比碎石好,卵石混凝土的性能优于碎石混凝土;通过分别配制颗粒整形再生粗骨料混凝土和简单破碎再生粗骨料混凝土进行对比,指出经过整形处理后的再生粗骨料,粒形和界面都得到了改善,所配制的混凝土性能得到显著提高．碎石混凝土强度高于卵石混凝土强度的观点是不全面的,有必要对再生粗骨料进行整形处理．     

再生粗骨料品质对混凝土抗溶蚀性能的影响

基于硝酸加速溶蚀试验方法,分别对100%取代率下不同品质（I类、Ⅱ类和Ⅲ类）再生粗骨料混凝土和天然粗骨料混凝土的抗溶蚀耐久性进行对比研究,并从宏观力学性能退化及内部微观结构损伤方面进一步揭示混凝土抗溶蚀性能经时劣化规律和损伤机理。研究结果表明：高品质再生骨料制备的混凝土抗压强度较高,与骨料物理性能具有良好的对应关系。在溶蚀环境下,再生粗骨料混凝土的抗压强度损失率、质量损失率、溶蚀深度随溶蚀龄期的增长而逐渐增大,但随着粗骨料品质的降低,却并不一定严格增大,会出现阶段性差异。由SEM图像可知,溶蚀前后,低品质骨料混凝土界面过渡区差异明显。由溶蚀深度与溶蚀时间的拟合公式可知,3类品质骨料制备的混凝土均满足软水环境中的水工结构使用要求,低品质（Ⅲ类）再生粗骨料混凝土可用于一代服役50 a的水利工程结构。     

CO_2强化再生粗骨料对混凝土中钢筋锈蚀的影响

采用特制反应釜对再生粗骨料进行CO_2强化处理,研究强化处理的最优条件以及其对再生粗骨料表观密度、吸水率和压碎指标的影响规律。采用ASTM C1202测试27个试件电通量,同时采用PASTAT4000电化学工作站测试试件在各龄期的钢筋锈蚀行为,研究不同再生粗骨料取代率和不同CO_2强化骨料时间对再生骨料混凝土氯离子渗透性能以及各锈蚀龄期再生骨料混凝土中钢筋锈蚀性能的影响规律。结果表明:再生粗骨料经CO_2强化处理后,其吸水率明显降低,而压碎指标和表观密度变化不大;再生粗骨料经CO_2强化处理能提高再生骨料混凝土抗氯离子渗透性以及再生骨料混凝土中钢筋抗锈蚀能力。     

加热研磨法制备高质量再生骨料影响因素研究

加热研磨法制备再生骨料受到多因素影响,综合运用这些影响因素可以更好地制备高质量再生骨料。文章围绕废弃混凝土颗粒破碎性和粗再生骨料质量展开试验,通过对废弃混凝土颗粒的破碎度、粗再生骨料产出率、水泥石含量及表观密度等指标的检测,分析了加热温度、研磨时间、球磨机研磨参数和废弃混凝土自身性质等因素对废弃混凝土颗粒破碎和制备高质量粗再生骨料的影响。结果表明:加热温度、研磨时间对混凝土粗再生骨料质量影响较大,加热温度从20℃升高到600℃,废弃混凝土破碎度从1.18提高到1.76,粗再生骨料产出率从80%降低到50%,水泥石含量从70%降低到10%,表观密度增加了5.4%;研磨时间从5 min提升到25 min,废弃混凝土颗粒破碎度从1.8提高到2.3,粗再生骨料产出率从40%下降到30%,水泥石含量从30%下降到10%,表观密度增加了12.6%。     

微波加热法增强再生粗骨料性能的试验研究

为了获取更优的再生粗骨料老旧砂浆的去除方法,试验研究了微波加热功率、加热-水冷循环次数及冷却方式等不同处理技术去除再生粗骨料表面老旧砂浆的效果和对再生粗骨料性能的影响,并对再生粗骨料表面老旧砂浆的去除方法进行优化,探究在此基础上制备的再生混凝土的力学性能。结果表明:微波加热功率、加热-水冷循环次数及冷却方式是影响再生粗骨料表面老旧砂浆去除效果的主要因素;基于能量利用最大化及经济性考虑,选取中等微波功率(960 W)下微波加热-水冷循环10次为最优方案,经过该方案处理过的再生粗骨料老旧砂浆去除率较未处理的再生粗骨料提高了17.7%;用该骨料制备的再生混凝土,在取代率为25%时,混凝土强度有一定的提高。     

再生粗骨料混凝土抗氯离子渗透性能的研究

试验用RCM法研究了再生粗骨料的种类、取代率,胶凝材料用量及粉煤灰对再生粗骨料混凝土抗氯离子渗透性能的影响.结果表明,颗粒整形再生粗骨料混凝土抗氯离子渗透性能,优于简单破碎再生粗骨料混凝土,但差于天然粗骨料混凝土;再生粗骨料混凝土的抗氯离子渗透性能,随粗骨料取代率的增加而降低,随胶凝材料用量的增加而有所提高;掺加粉煤灰可提高再生粗骨料混凝土的抗氯离子渗透性能.     

养护方式对再生混凝土抗碳化性能的影响

通过实验室加速碳化试验,研究了养护方式和再生粗骨料取代率对混凝土抗碳化性能的影响。结果表明,在其他条件不变的情况下,养护剂养护下混凝土的碳化深度最小,洒水养护和覆膜养护下混凝土的碳化深度依次增大。混凝土碳化深度随再生粗骨料取代率的增加而增大,与普通骨料混凝土相比,再生粗骨料取代率为50%的混凝土部分碳化区尺寸和碳化前沿深度分别增大了7.5%和23.7%,而再生粗骨料取代率为100%的混凝土两者分别增大了21.3%和55.3%。通过吸水特性试验分析了养护方式及再生骨料取代率对混凝土抗碳化性能的影响机理,结果表明,养护剂养护下的混凝土毛细吸水系数最小,洒水养护和覆膜养护下混凝土的毛细吸水系数依次增大;混凝土毛细吸水系数随再生粗骨料取代率的增加近似呈线性增大。     

建筑废料掺铁尾矿再生混凝土强度研究

采用建筑垃圾经破碎后得到的再生粗骨料代替天然粗骨料,铁尾矿代替天然砂作为细骨料,通过控制掺入量,经坍落度试验及立方体抗压试验得到再生粗骨料及铁尾矿对混凝土强度的影响。结果表明:仅采用再生粗骨料代替天然粗骨料时,附加水率为30%时再生混凝土强度最高;当再生混凝土中掺加铁尾矿时,附加水量0%,铁尾矿掺量为60%时强度较高。     

高强再生混凝土干缩特性

研究了再生粗细骨料对混凝土干缩性能的影响,试验结果表明,再生骨料对混凝土的干缩影响显著,尤其是再生细骨料。重点研究了高强再生粗骨料混凝土的干缩特性,通过高强再生混凝土配合比优化设计,再生粗骨料混凝土的干缩率仅稍大于天然粗骨料混凝土,与其基本相当。在再生混凝土中掺膨胀剂具有很好的补偿收缩效果,达到高强再生混凝土微千缩的目的。研究表明,干燥环境养护对再生混凝土强度的影响明显大于普通混凝土,因此,再生混凝土更需注意保湿养护。还从界面结构和骨料特性分析了再生混凝土的干缩机理。     

C30再生粗骨料混凝土的抗冻耐久性试验研究

为了研究再生粗骨料混凝土的抗冻耐久性,以C30再生混凝土为试验材料,对比分析了再生粗骨料掺量为0,25%,50%,75%和100%的再生混凝土在冻融循环试验中质量损失、动态弹性模量、超声波波速和立方抗压强度4项性能的演变规律,以及在单轴压缩试验中的应力-应变曲线。结果表明:随着冻融循环次数的增加,混凝土的质量先增加后减小,动弹性模量、立方体抗压强度和超声波波速逐渐减小;粗骨料掺量为50%的再生混凝土和普通混凝土的抗冻耐久性能相当,优于其他掺量再生混凝土抗冻耐久性。     

氢氧化钙溶液浸泡后碳化对再生粗骨料的影响

通过对再生粗骨料进行物理性能测定和XRD、SEM分析,研究了氢氧化钙溶液浸泡后碳化对再生粗骨料的影响,并提出再生粗骨料碳化反应度来表征再生粗骨料的碳化效果。结果表明:氢氧化钙溶液浸泡后碳化的再生粗骨料吸水率、压碎指标较未作强化处理的再生粗骨料分别降低12.7%、15.9%;再生粗骨料内部可碳化物质在氢氧化钙溶液浸泡后增多,在碳化过程中转换为CaCO3,强化再生粗骨料的附着砂浆,从而提升再生粗骨料的宏观性能;氢氧化钙溶液浸泡的预处理方式可提高再生粗骨料的碳化效果,相比清水预浸泡处理,碳化反应度增长了3.7 g。     

颗粒整形对再生粗骨料混凝土工作性和强度的影响

试验研究了简单破碎再生粗骨料和颗粒整形再生粗骨料40%,70%和100%取代天然骨料,对混凝土工作性和强度的影响.结果表明：在相同取代率情况下,简单破碎再生粗骨料混凝土用水量较多、强度较差,颗粒整形再生粗骨料混凝土的用水量比简单破碎再生粗骨料混凝土显著降低,强度明显提高;随着取代率的增加,简单破碎再生混凝土的用水量增加较多、强度下降较大,而颗粒整形再生混凝土用水量略有增加且强度稍有降低,但是完全取代时的用水量和强度仍接近天然粗骨料混凝土.     

再生混凝土抗氯离子渗透性能试验研究

改变再生粗骨料掺量、粉煤灰掺量、水胶比等参数,研究不同配合比对再生混凝土抗氯离子渗透能力的影响规律。试验结果表明,降低水胶比对再生混凝土抗氯离子渗透性能有利;再生混凝土氯离子迁移系数随着再生粗骨料替代率的增大而增大,抗氯离子渗透性能下降。掺加粉煤灰可以改善再生混凝土抗氯离子渗透性能,对于早龄期再生混凝土粉煤灰掺量在10%~20%之间为宜。     

C30再生粗骨料混凝土和易性和抗压强度研究

以砖混结构建筑拆卸下来的混凝土块为原材料制备C30再生粗骨料混凝土,利用正交设计方法,研究了再生粗骨料取代率、水灰比、砂率对再生混凝土28d抗压强度及和易性的影响。结果表明再生粗骨料取代率是影响混凝土28d抗压强度及和易性的最主要因素;随着再生粗骨料取代率的增加,强度与和易性均下降;使再生粗骨料取代率为60％,水灰比为0．5,砂率为36％,通过合理的配合比可以配制出28d强度达到46．3MPa的混凝土。     

再生混凝土细微观结构和破坏机理研究

再生骨料相当于天然骨料表面附着了一层老砂浆,老砂浆力学性能相对天然骨料较差,造成了再生混凝土内界面过渡区的数量、分布和性能的不同,从而影响了再生混凝土的力学性能.首先通过试验方法研究了再生混凝土中老砂浆的含量和分布;利用扫描电镜考察了新老界面过渡区形貌的异同,分析了老砂浆对界面过渡区的影响;采用有限元软件ANSYS对再生混凝土细观结构的受力特征和破坏机理进行了初步分析.最后利用不同强度等级的废旧混凝土加工成再生粗骨料,制备成再生混凝土,测试其抗压强度和劈裂抗拉强度,验证了再生混凝土受力的破坏机理.     

腐蚀环境下再生混凝土结构耐久性设计研究

为推广耐久性设计在再生混凝土结构工程设计中的应用,在考虑再生粗骨料来源的复杂性和再生混凝土初始损伤的影响基础上,结合近年来我国再生混凝土结构相关研究与应用成果,根据普通混凝土结构耐久性设计原则,分析研究腐蚀环境条件下再生混凝土结构的耐久性设计问题,然后确立腐蚀环境条件下再生混凝土结构耐久性设计的基本方法。结果表明:在再生混凝土与普通混凝土强度等级相同的情况下,当30%再生粗骨料取代率≤50%及再生粗骨料取代率50%时,钢筋保护层厚度应适当分别增加3 mm和5 mm,而再生混凝土养护时间应适当分别延长24 h和48 h。