再生混凝土在硫酸盐与干湿循环耦合作用下的耐久性能研究

为了研究再生混凝土在硫酸盐与干湿循环耦合作用下的耐久性能及寿命预测,以再生粗骨料取代率、水胶比、粉煤灰掺量为影响因素,通过试验的方法,将试件放入浓度为5%的Na₂SO₄溶液中浸泡3 d,然后取出置室内环境下晾干3 d,为一个干湿循环。分别在干湿循环0,5,10,20,30,40,50,60次时,测定其立方体抗压强度、劈裂抗拉强度、质量损失率,以此判定再生混凝土在硫酸盐与干湿循环耦合作用下的耐久性能,并基于质量损失率考虑再生粗骨料取代率、水胶比、粉煤灰掺量的影响,预测再生混凝土在硫酸盐与干湿循环耦合作用下的使用寿命。结果表明,无论是抗压强度还是劈拉强度均随着水胶比的增大而降低;相比未掺粉煤灰的再生混凝土,当粉煤灰掺量在20%~30%时,可以改善再生混凝土的抗硫酸盐干湿循环侵蚀性能;当粉煤灰掺量在40%时,达不到很好的抗硫酸盐干湿循环侵蚀效果;当再生粗骨料取代率为70%、水胶比为0.3、粉煤灰掺量为30%时,能达到比较好的抗硫酸盐干湿循环侵蚀效果,并将此条件代入预测模型求得T=128 a,相比重要建筑物设计使用年限为100 a,认为耐久性良好。     

硫酸盐侵蚀作用下再生混凝土耐久性研究

为了研究不同再生粗骨料(RCA)取代率在干湿循环条件下对再生混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的影响,设计了再生粗骨料取代率为0、20%、50%与100%的4组配合比,分别检测混凝土质量损失率、相对动弹模量和剩余抗压强度。同时采用电子显微镜扫描(SEM)和EDS技术,对硫酸盐侵蚀后再生混凝土微观结构变化及生成产物进行了分析。结果表明:在硫酸盐侵蚀过程中,再生骨料掺量是影响再生混凝土质量损失率、相对动弹模量和剩余抗压强度的重要因素。随着再生粗骨料的增加,再生混凝土经过硫酸盐侵蚀以后质量损失率增大,剩余相对动弹模量减小,抗压强度降低。再生粗骨料的掺入会削弱混凝土抗硫酸盐侵蚀性能,掺量越大削弱效果越明显。     

再生混凝土吸水率与强度的相关性研究

为研究再生混凝土吸水率与强度的相关性,选用5~20 mm的再生粗骨料取代天然粗骨料,以再生粗骨料取代率为10%～100%(每10%为一组,共取10组)、3种不同水胶比(0.3,0.4,0.5)的再生混凝土设计试验方案,并选用普通混凝土(取代率0%)作为对照组。在试验组和对照组共同试验的情况下,探讨养护龄期、取代率、水胶比对再生混凝土吸水率与强度的影响规律。结果表明:当取代率保持在≤50%范围内,用再生粗骨料制作的混凝土抗压强度高并且吸水率较低;再生粗骨料取代率在20%附近时,再生混凝土吸水率最低,劈拉强度最高;再生混凝土吸水率和抗压强度这2个检测指标间存在对数关系;再生混凝土和普通混凝土的劈拉强度与吸水率之间也呈幂函数关系。以上结论为检测混凝土强度提供了新的思路和方法,在实际工程中具有重要的指导意义。     

再生骨料取代率及掺合料对透水混凝土性能影响研究

为了能够将再生骨料更好地应用于透水混凝土生产中,本实验系统研究了再生骨料取代率、骨料级配、减水剂及掺合料等因素对透水混凝土强度和透水性的影响。结果表明:透水系数随孔隙率的增加而增加,经过数据分析,建立透水系数和孔隙率之间经验公式;随着再生骨料取代率的上升,混凝土孔隙率及透水系数先减少后增加,抗压、劈拉强度则先增加后减少,取代率60%左右时,强度达到最大;在100%再生骨料掺量的基础下,20%粉煤灰等比例取代水泥能够有效提高了混凝土抗压强度,但透水性能有所降低,同时减水剂、硅粉及钢纤维的掺入对混凝土抗压强度作用不明显,但钢纤维可以提高混凝土劈拉强度。研究成果对于再生骨料透水混凝土推广应用具有重要意义。     

受硫酸盐侵蚀的再生混凝土耐久性研究

为研究再生粗骨料取代率对再生混凝土抗硫酸盐溶液侵蚀性能的影响规律,进行干湿循环和硫酸盐溶液的耦合试验,探究了随着干湿循环龄期的增长,再生粗骨料取代率对再生混凝土的质量损失率、伸长率、相对动弹性模量、硫酸根离子扩散深度的影响。试验结果表明:再生粗骨料掺量为100%的再生混凝土的质量损失率最大,达到了0.35%;试件的相对动弹性模量下降速度变化较复杂,分为匀速下降期、缓慢过渡期、加速下降期;试件伸长率随着侵蚀龄期的增长逐渐增大,且增幅越来越大;试验过程中,硫酸根离子逐渐向试件内部扩散,侵蚀破坏逐渐向深层移动,且再生粗骨料掺量越多的试件内部破坏得越快、越明显。研究结果可为实际工程中再生粗骨料的掺量选择提供参考。     

基于二级配再生骨料的水工混凝土抗压强度研究

以取代率和骨料粒径为变量，采用5～30mm、20～30mm和5～20mm的再生骨料配制二级配水工混凝土，通过测试抗压、劈裂抗拉强度以及两者的关系，研究不同取代率和骨料粒径对水工混凝土强度的影响。试验表明：取代率相同情况下，5～30mm相较于20～30mm或5～20mm粒径的再生骨料二级配水工混凝土抗压强度高；取代率20%或40%时强度最大，其中20～30mm的再生骨料对力学性能影响最大；再生骨料取代率20%～40%且属于全级配取代时，混凝土劈裂抗拉及抗压强度达到最高。     

碳化及硫酸盐侵蚀对混凝土强度性能的影响研究

为研究碳化与硫酸盐侵蚀共同作用下混凝土的强度特性及其演变规律,分别通过单一硫酸盐干湿循环试验、单一碳化试验以及碳化与硫酸盐干湿循环的交替试验,分析其对混凝土强度特性的影响机理。试验结果表明:水灰比越小,单一硫酸盐侵蚀以及碳化与硫酸盐侵蚀交替作用后混凝土的抗压强度及劈裂抗拉强度降低幅度越小;随着碳化时间的延长,混凝土的抗压强度及劈裂抗拉强度呈现先快后慢的增长趋势,且水灰比越大,增长幅度越大;碳化与硫酸盐侵蚀共同作用下,二者对混凝土强度的影响特征并非各自影响效应的简单叠加,而是相互影响、相互促进。因此,在碳化和硫酸盐侵蚀作用同时存在的环境中,混凝土的水灰比不应太大。     

骨料侵蚀程度对再生混凝土力学性能的影响研究

以不同骨料侵蚀程度和再生粗骨料取代率为变量,研究了再生混凝土的力学性能。试验分为3组,再生粗骨料的侵蚀程度分别为未侵蚀、交替侵蚀3次和6次,再生粗骨料取代率分别为0、25%、50%、75%、100%。利用再生混凝土单轴抗压试验方法,分析了再生混凝土的吸水率及力学性能。研究结果表明,骨料侵蚀程度和再生粗骨料取代率对再生混凝土的吸水率、抗压强度、峰值应变、应力-应变等有较大影响。     

再生混凝土基本力学性能试验研究

采用预湿水法和裹浆法两种骨料处理方式,与普通法对比,研究了粗骨料处理方式对再生骨料混凝土强度的影响,以及水灰比和龄期对其强度的影响.结果表明:再生粗骨料混凝土能达到天然骨料混凝土的强度要求;可以通过改善再生粗骨料来提高再生混凝土的强度;降低水灰比会提高再生混凝土强度,但当再生混凝土的强度到达一定程度之后,对混凝土强度的提高效果不明显;再生混凝土的强度随龄期的增加而增加,强度增长与龄期呈对数关系;再生混凝土的抗拉强度为抗压强度的1/8～1/20,与抗压强度的关系和天然骨料混凝土的劈拉-抗压关系相似.     

硫酸盐侵蚀环境下混凝土强度的经时变化模型

通过干湿循环－硫酸盐侵蚀加速试验方法,研究了高性能混凝土抗压强度的经时演变规律,采用统计回归方法分析试验数据,得到了混凝土强度平均值和标准差的经时变化函数,建立了硫酸盐侵蚀环境下高性能混凝土抗压强度的经时变化函数概率模型。结果分析表明：硫酸盐侵蚀环境下,混凝土的抗压强度平均值呈现出显著的二次多项式经时变化规律;抗压强度标准差的经时变化过程表现为典型的一阶指数增长函数。     

乌东德大坝低热水泥全级配混凝土强度性能试验研究

为正确评价乌东德大坝低热水泥混凝土的强度性能,在施工现场分春夏秋冬4次浇筑成型低热水泥全级配和湿筛混凝土试件,开展不同龄期混凝土抗压强度、劈拉强度、轴压强度和弹性模量试验研究。根据试验结果,对低热水泥混凝土强度性能的时变特性及全级配和湿筛混凝土强度性能的换算关系展开分析。结果表明,不同季节低热水泥混凝土的抗压和劈拉强度均达到设计强度;365d龄期混凝土强度性能相较于设计龄期仍有明显增长;低热水泥全级配和湿筛混凝土抗压和劈拉强度的换算关系均服从正态分布,具有95%保证率的换算关系分别为0.68和0.62。实际大坝工程,建议根据分析需要选用平均值或95%保证率的比值作为换算关系。     

再生细骨料对混凝土力学性能及抗冻性能研究

再生细骨料是废弃混凝土再加工的产物。为了促进再生细骨料的工程应用,采用不同再生细骨料取代率,对混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度和评定抗冻性能的动弹性模量及质量损失率进行研究。结果表明,再生细骨料取代率越大,混凝土抗压强度下降趋势越明显;经28 d 养护后,龄期对再生混凝土抗压强度影响不显著;掺加了再生细骨料的混凝土,其劈裂抗拉强度普遍高于对照组,劈裂抗拉强度随着再生细骨料取代率的增加呈现出先增大后减小的趋势,取代率达到20％后,劈裂抗拉强度趋于稳定;通过构建抗压强度及劈裂抗拉强度间关系,提出了再生细骨料作用下混凝土劈裂抗拉强度与抗压强度的经验回归公式;同时,随着冻融次数的增加,再生细骨料取代率越大,混凝土的动弹性模量下降率及质量损失率也随之增大,冻融次数达到75次,部分试块出现冻坏现象,较高再生细骨料取代率的混凝土表现出较差的抗冻性能。     

硫酸盐和干湿循环耦合作用下混凝土性能研究

试验主要研究了粉煤灰与矿渣粉掺量以及新拌混凝土含气量对混凝土在硫酸盐和干湿循环耦合作用下质量损失、抗压强度、相对动弹性模量等性能变化的影响。研究结果表明:经过3个干湿循环周期后,掺有矿物掺合料的混凝土试件强度增长大于基准组混凝土;从第4个干湿循环周期开始,掺矿物掺合料的混凝土试件的质量损失均小于基准组混凝土,且试件质量损失大大减少;掺加矿渣后,混凝土试件经过6次干湿循环周期,相对动弹性模量仍保持在60%以上;粉煤灰和矿粉复掺对混凝土的抗硫酸盐干湿循环破坏能力有所提高,当粉煤灰与矿粉比例为3∶1时,采用复掺对改善干湿循环过程中混凝土试件的抗压强度的效果最好。并且,混凝土中适当引气也可提高其抗硫酸盐干湿循环性能。     

塑性混凝土强度和尺寸效应的试验研究

通过对12个配合比、3个龄期共405个塑性混凝土试块的强度试验,研究了塑性混凝土相关强度之间的关系,塑性混凝土抗压强度和劈拉强度的尺寸效应,以及塑性混凝土抗压强度与龄期之间的关系。试验结果表明:塑性混凝土抗压强度、劈拉强度、抗折强度之间具有良好的统计关系;相比边长为150 mm的立方体试块,边长为100 mm的塑性混凝土立方体试块的抗压强度和劈拉强度的尺寸效应系数分别为0.937 5和0.861 6;龄期对塑性混凝土的抗压强度有较大的影响。在此基础上,建立了相关强度指标之间的换算关系式以及轴心抗压强度与龄期的对数关系式。     

高性能铁尾矿细骨料再生混凝土碳化力学性能试验研究

为了提高废弃物的利用程度,以交通工程所用混凝土为研究对象,对不同铁尾矿细骨料掺入比例下的再生混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度及其变形性能进行试验研究。结果表明:尾矿掺量的增加,使混凝土的立方体抗压强度在碳化前后均出现先增大后降低的趋势,峰值点时掺量为３０％;使劈裂抗拉强度值与轴心抗压强度值出现不同的波动,但碳化前后的峰值点时掺量为２０％ ～４０％;使再生混凝土的峰值应变与弹性模量均出现不同程度的降低,碳化龄期越长,降低幅度近乎越大。整体上,当尾矿掺量为３０％时,使再生混凝土的性能达到或超过普通混凝土,通过研究,为铁尾矿再生混凝土的普及应用提供了理论基础。     

锂渣、钢渣高性能混凝土强度的试验研究

采用正交的试验方法,以混凝土强度3,7,28,90 d龄期的抗压强度和28 d龄期的劈裂抗拉强度作为评价指标。试验结果表明水胶比以0.27为最优,以28 d龄期为准,由试验确定的最佳锂渣和钢渣掺量分别为10%和20%,锂渣、钢渣高性能混凝土28d劈裂抗拉强度在一定程度上与其抗压强度呈现比例关系。在最优水胶比条件下,锂渣、钢渣高性能混凝土的28 d龄期及28 d龄期以后的抗压强度均高于常规混凝土和单掺锂渣混凝土,同时,7²8 d龄期的锂渣、钢渣混凝土强度增长幅度最大且最优。     

混凝土受不同浓度水平硫酸盐侵蚀劣化机理试验研究

本文通过微观和宏观观测综合揭示了干湿循环作用下混凝土受不同浓度水平硫酸盐侵蚀的劣化规律，微观观测包括用热分析方法进行侵蚀产物分析和用改进硫酸钡重量法（化学滴定法）测量由表及里不同深度处硫酸根含量，宏观观测主要包括抗压强度、劈裂抗拉强度等基本力学性能。干湿循环作用下，湿状态下混凝土受到钙矾石、石膏等膨胀性侵蚀产物的作用，干状态下又叠加Na2SO4.10H2O结晶压力的损伤。当侵蚀溶液浓度比较高时，湿状态下硫酸根更容易扩散进入混凝土内部，干状态下生成的Na2SO4.10H2O晶体数量多，导致混凝土受侵层厚度比较大，表现为宏观上的强度劣化程度就严重。研究成果可为进行干湿循环作用下混凝土硫酸盐侵蚀的评估和预防提供依据。