再生混凝土抗压强度的影响因素的有限元分析

运用Ansys有限元软件在细观层次上仿真模拟再生混凝土试件的抗压试验,将再生混凝土看作天然骨料、砂浆、附着砂浆、新界面、老界面五相复合材料组成,运用Ansys建立了二维圆形的随机骨料模型,并以此建立了的二维和三维再生混凝土立方体数值模拟试件,进行轴向受压分析。改变附着砂浆的强度及新、老界面的厚度、再生骨料的取代率等参数,分析它们对抗压强度的影响。模拟结果表明,当附着砂浆强度愈大,新、老界面厚度越小,再生骨料取代率变小、骨料粒径愈小时,再生混凝土抗压强度越大。     

再生粗骨料混凝土基本徐变试验及再生粗骨料混凝土徐变的二维随机凸骨料计算模型研究

以再生粗骨料取代率为参数,进行了再生混凝土基本徐变试验。试验结果表明,再生混凝土基本徐变度随再生粗骨料取代率的增加而增加。在试验研究的基础上,采用ANSYS软件建立了再生混凝土二维随机凸骨料徐变计算模型,并对再生粗骨料混凝土的徐变进行了计算,计算结果表明,该模型可以较好的计算再生混凝土的徐变。在此基础上,采用再生混凝土二维随机凸骨料徐变计算模型研究了再生粗骨料和老砂浆的随机分布,再生粗骨料的级配,天然骨料和老砂浆的含量、力学性能和徐变性能等因素对再生混凝土徐变的影响。研究结果表明,再生混凝土中老砂浆的含量、老砂浆的徐变和再生粗骨料的级配对再生混凝土徐变具有较大影响,老砂浆的弹性模量对再生混凝土的徐变具有不利影响,再生粗骨料和老砂浆的随机分布、天然粗骨料弹性模量对再生混凝土徐变影响较小。     

再生混凝土徐变试验及机理的模型化分析

通过改变再生粗骨料取代率,对再生混凝土的立方体抗压强度、棱柱体抗压强度、弹性模量等力学性能和收缩徐变性能进行了试验。在试验研究的基础上,通过将再生混凝土模型化为单骨料平面模型,建立了再生混凝土徐变的有限元计算模型,利用ANSYS软件分析了单轴受压时模型化再生混凝土的徐变发展特点,揭示了再生混凝土徐变的机理。研究结果表明:再生混凝土的28d立方体抗压强度和弹性模量随再生粗骨料取代率的增加而降低,再生混凝土的收缩和徐变随再生粗骨料取代率的增加而增加;模型化再生混凝土中由于受到新砂浆、老砂浆徐变的影响,随着时间的推移,砂浆应力将向粗骨料转移;利用ANSYS软件计算所得模型化再生混凝土徐变和试验数据基本吻合。     

再生粗骨料混凝土压缩徐变特性的研究

通过对再生粗骨料取代率为0%、50%、100%的混凝土试件进行徐变试验,研究再生粗骨料混凝土的徐变特性。结果表明:再生粗骨料混凝土的基本徐变和总徐变都随再生粗骨料取代率增大而增大,并且再生粗骨料取代率对再生粗骨料混凝土总徐变的影响大于对基本徐变的影响。基于试验结果,分析了徐变过程中的再生粗骨料、新砂浆、旧砂浆的相互作用机理,引入了新砂浆、旧砂浆与再生粗骨料混凝土徐变的关系计算模型,即修正的Neville徐变模型。利用该模型,计算了旧砂浆在再生粗骨料混凝土基本徐变和总徐变过程中的徐变量。基于ANSYS软件,建立了再生粗骨料混凝土的二维随机凸集料模型,以验证修正的Neville徐变计算模型的可靠性,并采用该有限元模型,分析再生粗骨料随机分布对再生粗骨料混凝土徐变的影响。最后,基于提出的修正Neville模型,建立了能够计算旧砂浆徐变、反映旧砂浆含量和性能的再生粗骨料混凝土徐变预测模型。     

再生骨料取代率及老砂浆强度对混凝土细观性能的影响

建立6种不同再生骨料取代率细观数值模型,基于基面力元法研究单轴压缩荷载作用下5种不同再生老砂浆强度对混凝土内部微裂纹的扩展及单轴抗压强度的影响。研究表明:基于势能原理的基面力元法可以推导荷载作用下混凝土等非均质材料的单元应变及单元刚度矩阵;单轴压缩荷载作用下,再生混凝土的抗压强度随着再生骨料取代率的增加而递减、随着老砂浆强度的提高而递增;当取代率小于40%,老新砂浆强度比大于0.80时,老砂浆强度能显著提高单轴抗压强度;内部微裂纹首先出现在新老黏结带,然后穿过粗骨料密集区域形成连续破坏裂缝,裂缝宽度随着取代率的增加而增加,随着老砂浆强度的增加而减小。     

不同再生细骨料取代率下的再生混凝土 单轴受压本构关系

为研究不同再生细骨料取代率的再生混凝土单轴受压本构关系,进行了再生细骨料取代率为0、30%、50%、100%的再生混凝土的单轴受压试验,并获得应力-应变试验全曲线,分析了再生细骨料取代率对抗压强度、弹性模量、峰值应变和极限应变的影响规律,并通过拟合得到再生混凝土弹性模量、峰值应变及应力-应变全曲线的计算表达式。研究表明,随着再生细骨料取代率增大,再生混凝土的抗压强度、弹性模量呈下降趋势,而峰值应变和极限应变增大;再生混凝土的应力-应变全曲线形状与普通混凝土相似,基于过镇海模型拟合得到的再生混凝土应力-应变全曲线与试验全曲线吻合较好。     

再生骨料特性对再生混凝土强度和碳化性能的影响

为了评价再生骨料表面砂浆的强度及附着率对再生混凝土性能的影响,以再生骨料表面不同的砂浆强度及附着率为变量,配制了不同强度等级的再生骨料混凝土,通过对比性强度试验和碳化试验评价了再生混凝土内部存在的2个界面过渡区与混凝土性能的关系.结果表明:以高强度原生混凝土为再生骨料配制相对较低强度等级的再生骨料混凝土时,其强度与普通混凝土几乎相同,再生骨料表面砂浆的强度及附着率对再生骨料混凝土强度影响不大,但碳化深度有所增大;以相对较低强度原生混凝土为再生骨料配制同强度等级以上的再生骨料混凝土时,其强度与普通混凝土相差较大,再生骨料表面砂浆的强度及附着率对再生混凝土强度影响较大,碳化深度也相应增大.     

再生砖粗骨料混凝土单轴受压力学性能研究

完成了再生砖粗骨料混凝土的单轴受压力学性能试验,研究了不同取代率对再生砖粗骨料混凝土的立方体抗压强度、棱柱体抗压强度、弹性模量的影响。研究结果表明:再生砖粗骨料混凝土的立方体抗压强度、棱柱体抗压强度、弹性模量随着取代率的不断增加而不断减小,但峰值应变却不断增大;基于试验数据,拟合得到了再生砖粗骨料混凝土的应变-应变关系曲线表达式。     

砂浆附着率对再生混凝土性能的影响

高强度原生混凝土经破碎后作为再生骨料配制低强度等级的再生混凝土,再生骨料砂浆附着率对再生混凝土的强度影响不大。当使用低强度原生混凝土经破碎后作为再生骨料配制高强度等级再生混凝土,再生骨料砂浆附着率对再生混凝土强度影响较大[1]。本文通过低标号原生混凝土制成的再生骨料通过研究不同砂浆附着率再生骨料的吸水率、压碎值、干表观密度与配制的再生混凝土的工作性能、力学性能和耐久性能的关系,探明砂浆附着率对再生混凝土性能的影响。研究表明,砂浆附着率对再生骨料的吸水率、压碎值、干表观密度的影响较大,呈近似线形关系,对再生混凝土的强度、初始坍落度、碳化深度和电通量影响较明显,随着砂浆附着率增加有利于再生混凝土坍落度的保持。     

基于力学性能的吸附砂浆界限含量分析

基于再生粗骨料吸附砂浆定量分析及文献数据,研究吸附砂浆含量变化与再生粗骨料物理性能之间的关系,以及再生粗骨料取代率为100％的再生混凝土在不同吸附砂浆含量下的力学性能演化规律;以吸附砂浆含量为自变量、力学性能为因变量、目标强度为限值,利用数学方法确定吸附砂浆界限含量.研究发现:随着吸附砂浆含量的增加,再生粗骨料的物理性能逐渐下降;再生混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度和弹性模量随吸附砂浆含量的增加而出现不同程度的降低,吸附砂浆含量对再生混凝土劈裂抗拉强度的影响要大于对其抗压强度的影响,弹性模量受吸附砂浆含量影响,试验结果波动较大;经过数值拟合后,再生混凝土抗压强度和劈裂抗拉强度与吸附砂浆含量呈二次函数关系,弹性模量与吸附砂浆含量的关系符合Boltzmann公式,基于拟合结果,确定满足C40再生混凝土抗压强度、劈裂抗拉强度及弹性模量的吸附砂浆界限含量分别为45％、43％和39 ％.     

再生混凝土徐变试验及老砂浆影响机理研究

通过改变再生粗骨料取代率(0%、50%、100%),对再生混凝土的徐变性能进行试验研究,并在此基础上,针对再生混凝土徐变高、离散性大的特点,采用分相研究的方法对再生混凝土徐变过程中天然骨料、老砂浆和新砂浆的相互作用机制进行研究,从而揭示了再生混凝土的徐变机理,建立了反映老砂浆影响机理的再生混凝土徐变预测模型.结果表明:再生混凝土的徐变度随着再生粗骨料取代率的增加而增加;老砂浆的徐变及其含量对再生混凝土的徐变具有较大影响,降低再生混凝土中老砂浆的徐变和含量是实现再生混凝土低徐变的有效途径;模型预测值与试验值的对比表明,所建立的预测模型可以较好地预测再生混凝土的徐变.     

海砂再生混凝土受压力学性能试验研究与分析

以再生粗骨料取代率和海砂氯离子含量为试验参数,完成了海砂再生混凝土轴压性能试验,分析了再生粗骨料取代率、海砂氯离子含量对试件破坏特征和受力变形性能的影响。结果表明:海砂再生混凝土受力全过程与普通混凝土(河砂天然骨料混凝土)相似,主要破坏模式为剪切型破坏;但试件最终破坏状态略有差异。海砂再生混凝土抗压强度高于普通混凝土,其值随着再生粗骨料取代率的增大而降低,随着海砂氯离子含量的增大而增大。试件弹性模量随再生粗骨料取代率的增大而减小,而氯离子含量影响与之相反。海砂再生混凝土峰值应变略低于普通混凝土,其值随着再生骨料与海砂含量的变化而变化。海砂氯离子含量对混凝土性能的影响随着取代率的提高而不断下降。最后,通过对比发现,在海砂与再生粗骨料双因素耦合作用下,试件力学性能改变明显。所得试验结果为海砂再生混凝土在工程上的应用提供了基础。     

模型再生混凝土单轴受压动态力学特性试验

试验设计了再生粗骨料取代率为100%的模型再生混凝土（MRC）、模型普通混凝土（MC）、再生粗骨料取代率55%的模型再生混凝土（MCP）和模型砂浆（MM）4种试件,在不同应变速率下进行单轴受压试验。研究表明：随着加载应变速率的提高,试件应力-应变曲线形状相似,峰值应力和弹性模量表现出增大的趋势,峰值应变的变化无明显规律;MRC、MC、MCP试件破坏时裂缝最先出现在界面区附近,然后逐渐发展直至贯通,随着应变速率的提高,裂缝较宽且开展更快,试件完全断裂成若干碎块;模型再生混凝土静态强度越低,峰值应力和弹性模量增长越大,动态效应越显著;再生粗骨料取代率为55%时,峰值应力和弹性模量增长最大;模型砂浆试件的动态效应最显著,模型普通混凝土和模型再生混凝土次之,且相差不大。     

再生粗骨料混凝土的变形性能及影响因素分析

完成了0%,30%,50%,70%,100%再生粗骨料取代率下混凝土的弹性模量、湿热变形性能以及不同龄期的收缩率测试,分析了影响再生混凝土干缩性能的因素。研究结果表明,不同取代率的再生混凝土早期收缩率差值并不明显,收缩量与再生粗骨料取代率也无明显相关性,40~50d后,随着再生粗骨料取代率的提高,再生混凝土的干缩率显著增加,与天然混凝土收缩率之间的差值开始扩大,50~220d是再生混凝土与天然混凝土收缩率差距扩大的主要阶段,100%取代率再生混凝土和天然混凝土收缩率的差距由50d的1.4倍增加到220d的2.4倍;再生粗骨料取代率越高的再生混凝土收缩趋于稳定的龄期越长;再生混凝土的热胀率、吸水膨胀率随着再生粗骨料取代率的增加明显增大。除了水灰比等常规因素外,再生粗骨料中旧砂浆含量对再生混凝土变形性能的实际影响最大,并通过颗粒级配、再生粗骨料取代率等反映出来,实际工程中应合理控制再生粗骨料取代率以及小粒径再生粗骨料的比重。     

再生骨料附着砂浆含量对路用透水型彩色再生混凝土性能的试验研究

试验研究了再生骨料附着砂浆的含量与其表观密度、吸水率的关系,再生骨料附着砂浆的含量与彩色透水再生混凝土的抗压强度、抗折强度及透水性能的关系.试验研究表明,随着再生骨料附着砂浆含量的增大,再生骨料的表观密度增大,吸水率减水,路用透水型彩色再生混凝土的抗压强度、抗折强度及透水性增加.     

再生粗骨料取代率对约束再生混凝土动态力学行为的影响

通过箍筋约束再生混凝土棱柱体动态力学性能试验,获取不同再生粗骨料取代率下约束再生混凝土单轴受压动态应力-应变关系全曲线|研究取代率对约束再生混凝土力学和变形性能的影响规律。不同再生粗骨料取代率、体积配箍率或应变率下约束再生混凝土应力-应变曲线形状无明显区别,曲线的上升段基本一致,而下降段差异较为明显。随着再生粗骨料取代率的增加或应变率的提高,下降段曲线随之变陡|箍筋约束在很大程度上可以改善再生混凝土的脆性,随着体积配箍率的提高,下降段曲线明显随之趋于平缓。再生粗骨料取代率对受压峰值应力和极限应变的影响规律不明显|随着再生粗骨料取代率、加载速率或箍筋约束的提高,约束再生混凝土受压峰值应变均随之增大。初步提出受压峰值应变的再生粗骨料取代率影响因子模型。根据初始弹性模量变化规律,提出不同取代率下约束再生混凝土受压初始弹性模量计算公式。     

废弃玻璃细骨料混凝土单轴受压应力-应变全曲线试验研究

完成了废弃玻璃细骨料混凝土的单轴受压应力-应变全曲线试验,研究了取代率对再生玻璃细骨料混凝土的应力-应变全曲线形状和抗压强度、峰值应变、弹性模量的影响。研究结果表明,废弃玻璃细骨料混凝土的立方体抗压强度、棱柱体抗压强度、弹性模量随着取代率的不断增加而不断减小,但峰值应变却不断增大;基于试验数据,拟合得到了废弃玻璃细骨料混凝土的应变-应变关系曲线表达式。     

再生粗骨料对混凝土抗冻性的影响

本文研究了再生骨料取代率对混凝土坍落度、抗压强度和抗冻性的影响。结果表明,再生骨料混凝土粘聚性保水性良好,随着再生骨料取代率的提高,混凝土坍落度逐渐降低,抗压强度亦逐渐降低,混凝土相对动弹性模量降低、质量损失增大,掺加引气剂的再生骨料混凝土抗冻耐久性可达到F300的要求。     

陶瓷粉再生混凝土的抗碳化性能试验研究

试验以再生粗骨料代替天然粗骨料,以陶瓷粉代替水泥,制备陶瓷粉再生混凝土,并研究再生粗骨料取代率与陶瓷粉掺量对混凝土碳化作用下的相对动弹性模量、碳化深度及表观形貌的影响。研究结果表明:随着陶瓷粉掺量的增大,混凝土各碳化龄期的碳化深度也越大,而各碳化龄期动弹性模量则呈先上升后下降的趋势;再生粗骨料取代率越大,混凝土的碳化深度也越大,但混凝土动弹性模量随之下降。     

分类再生细骨料对建筑砂浆性能影响的试验研究

将不同来源的废弃混凝土破碎筛分后,按照《混凝土和砂浆用再生细骨料》分为I、II、III类,依据《建筑砂浆基本性能试验方法标准》对这三类再生细骨料设计五种不同取代率的水泥砂浆标准试块,测定其和易性和抗压强度,并对取代率为100%的再生砂浆界面结合区的微观形貌进行观察。试验结果表明:I、II、III类再生细骨料所配制的砂浆和易性和强度依次降低;控制稠度在60~90 mm时,随取代率的增大,用水量增大,保水性降低,强度降低;通过SEM观察,II类再生细骨料与水泥石黏结较好,强度也较高。建议I类再生细骨料取代率不宜超过50%,II、III类再生细骨料不宜超过30%。