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。     

硫酸盐干湿循环作用下混掺纤维橡胶混凝土抗冻性试验研究

为了研究混掺纤维橡胶混凝土在硫酸盐干湿循环环境下的抗冻性,以玄武岩与聚丙烯纤维掺量、冻融干湿循环周期为试验参数,将六种不同纤维掺量的混掺纤维橡胶混凝土试件放入5％硫酸钠溶液中干湿循环后再进行抗冻性研究,从外观形貌变化、立方体抗压强度变化、质量损失、相对动弹性模量以及混凝土损伤角度分析了混掺纤维橡胶混凝土的抗冻性随纤维掺量、冻融干湿循环周期的变化规律。结果表明:随着冻融干湿循环周期延长,混掺纤维橡胶混凝土的质量损失逐渐增加,相对动弹性模量逐渐降低;纤维掺量过大时,纤维对混凝土的抗冻性起到“负效应”;纤维和橡胶粉的加入会提高混凝土的密实性,从而阻断部分侵蚀产物产生。当混凝土损伤度相同时,冻融－干湿循环损伤速率更快,是单一冻融循环的1．17倍,采用相对动弹性模量来评价混凝土损失程度切实可行。     

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。     

再生粗骨料和矿物掺合料对再生混凝土抗冻性影响的研究

试验研究了不同再生粗骨料取代率对再生混凝土抗冻性的影响,并且以再生粗骨料取代率为100%的再生混凝土作为基准混凝土,分别研究单掺钢渣粉、硅灰以及复掺钢渣粉、硅灰对再生混凝土抗冻性的影响。试验分别从表观特征、质量损失率、相对动弹性模量和抗压强度来分析。试验结果表明:随着钢渣掺量的增多再生混凝土的抗冻性降低;硅灰明显的提高再生混凝土的抗冻性,掺量5%为宜;复掺钢渣和硅灰不同的比例对再生混凝土的抗冻性影响不同,得到复掺硅灰5%+钢渣15%再生混凝土的抗冻性优于基准混凝土。     

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。     

干湿循环下硫酸根在混凝土中的传输规律研究

按一定周期将混凝土试件在硫酸钠溶液中浸泡后再风干形成干湿循环作用,通过钻芯、分层切片、研磨提取水泥石粉末样本进行化学分析,测定不同龄期、不同深度混凝土中的硫酸根离子含量,研究了不同侵蚀龄期、不同硫酸钠溶液浓度对硫酸根离子在混凝土内传输的影响规律.结果表明:在相同侵蚀龄期下,硫酸根离子含量随深度的增加而不断减小;混凝土受侵蚀深度及硫酸根离子含量与硫酸钠溶液浓度、侵蚀龄期具有较为复杂的相关性,低浓度溶液使混凝土受侵蚀深度较大但硫酸根离子含量较低,高浓度溶液使混凝土受侵蚀深度较小但硫酸根离子含量较高;侵蚀龄期达到360 d以后,混凝土表层出现剥落现象,剥落深度随溶液浓度增大而增加并导致影响深度范围内的硫酸根离子含量降低.     

再生混凝土弹性模量变化规律试验研究

结合不同工程领域对混凝土结构弹性模量高低的要求有所不同的实际情况,针对C20、C30、C40等中低强度等级再生混凝土,进行了不同再生粗骨料取代率情况下的弹性模量变化规律试验研究.试验结果分析表明:再生混凝土中骨料、水泥浆基体、过渡区等因素对混凝土结构的影响与普通基准混凝土存在差异,导致在同强度等级的再生混凝土中,其弹性模量随着再生粗骨料取代率的增加而呈明显下降的趋势.试验所建立的再生混凝土的弹性模量ER与基准混凝土弹性模量E0、再生粗骨料取代率R之间的相关关系式ER=E0(1+0.127 8R-1.802 3R2+2.458 5R3-1.05R4),可以在实际工程中结合对再生混凝土弹性模量的不同要求,为再生粗骨料的合理取代率做出估计.     

硫酸盐干湿循环作用下再生混凝土抗压与劈拉强度的关系研究

为了建立硫酸盐干湿循环侵蚀作用下再生混凝土抗压与劈拉强度的关系,达到降低试验工作量,以及减少对实际混凝土结构测定时造成损伤的目的,设计了3种再生粗骨料取代率,共制作135组试块,并将试块放入浓度为5%的Na_2SO_4溶液中浸泡3 d,然后室内环境下晾干3 d,则设计6 d为一个干湿交替循环。分别在干湿循环侵蚀0次、30次、60次时,测定其立方体抗压强度和劈裂抗拉强度,进行回归分析,建立两者之间关系,并验证。结果表明:再生混凝土在硫酸盐干湿循环侵蚀作用下的抗压强度与劈拉强度有较好的相关性。当再生粗骨料取代率为30%、50%、70%时,对应的劈拉强度为抗压强度的1/18、1/19、1/20。当硫酸盐干湿循环侵蚀次数为0次、30次、60次时,对应的劈拉强度为抗压强度的1/17、1/18、1/19。通过验证,劈拉强度计算值与劈拉强度实测值的相对误差均在-8.0%~9.4%之间,均方根误差均小于0.25,计算值与实测值比较吻合,表明以上建立的抗压强度与劈拉强度的关系具有一定的可靠性和参考价值。     

硫酸盐侵蚀作用下粉煤灰-低热水泥浆体力学性能演化与预测

为分析硫酸盐侵蚀对低热水泥基材料的长龄期力学性能影响，采用硫酸钠溶液全浸泡试验法，测试不同粉煤灰掺量的低热水泥净浆试件硫酸根离子含量、维氏硬度和抗压强度演化规律，探究其侵蚀时变行为和损伤机理，建立了粉煤灰-低热水泥浆体强度损失预测模型。结果表明，适量的粉煤灰能够提高低热水泥抗硫酸盐侵蚀能力，但当掺量过高时浆体抗侵蚀性能开始下降；根据维氏硬度分布可将试件分为损伤区、增强区和完好区，基于此建立的侵蚀水泥石力学性能退化模型具有较高计算精度。     

不同粒径再生粗骨料混凝土单轴受压应力 －应变关系试验研究

研究了粗骨料粒径对再生混凝土力学性能的影响,为再生混凝土工程中合理选取再生粗骨料粒径及取代率提供参考和依据。以再生粗骨料粒径和取代率为变量,用 5 ～ 20 mm、20 ～ 30 mm 及5 ～ 30 mm 粒径范围内的再生粗骨料制作了不同取代率的二级配再生混凝土试件,利用混凝土单轴抗压的试验方法,分析了不同再生粗骨料粒径以及不同取代率再生混凝土的力学性能。实验结果表明:再生混凝土的弹性模量随取代率的增大而减小; 相同取代率下,再生粗骨料粒径为 5 ～ 30 mm 的二级配再生混凝土的抗压强度比粒径为 5 ～ 20 mm 或 20 ～ 30 mm 的二级配再生混凝土的抗压强度高; 粒径为 20 ～ 30 mm 的再生粗骨料对二级配再生混凝土力学性能的影响最大。再生粗骨料全级配取代,且取代率为 30% 时二级配再生混凝土的抗压强度最大。     

火灾后再生混凝土型钢构件力学性能研究

针对国内废弃混凝土循环利用率低的问题,本文通过对再生骨料混凝土的研究,结合H型钢混凝土柱刚度大、承载力高、抗震性能好等特点,制备了H型钢再生混凝土(H-RC)柱,对其火灾后的粘结性能及轴压性能展开分析研究。研究结果表明:随再生细骨料(RFA)替代率的提高,再生混凝土立方体抗压强度逐渐降低;试件的质量损失率随着RFA取代率的增加而逐渐增大,同时构件的火灾抗裂性能降低。试件的受火温度越高,质量损失越严重。RFA取代率100%试件的压缩变形呈明显的三阶段,最终的破坏荷载稳定在55%～65%极限荷载;受火温度的升高能明显降低,H-RC构件的承载力及型钢与混凝土之间的粘结力,取代率100%的H-RC构件易压缩。研究结果对于合理评估火灾后型钢混凝土结构的力学性能具有重要意义,旨在推动再生混凝土在建筑中的大量运用。     

黏土砖再生混凝土抗氯离子渗透性试验研究

试验研究了再生黏土砖粗骨料取代率、骨料强化、搅拌工艺、粉煤灰和硅灰单掺与复掺对黏土砖再生粗骨料混凝土抗氯离子渗透性能的影响。结果表明,随着再生骨料替代率的增加,再生混凝土抗氯离子渗透性能降低,替代率为0,30%,50%,70%,100%时,6 h通电量分别为2 090,2 596,3 207,3 989,5 182 C,氯离子渗透等级由适中过渡到高;骨料强化处理和改善搅拌工艺能够提高再生混凝土抗氯离子渗透性能,再生骨料取代率在50%以下,经过二次包裹强化或者采用改良的搅拌工艺后,再生混凝土的抗氯离子渗透性能与普通混凝土已经接近;粉煤灰和硅灰单掺或复掺可以较大幅度改善再生混凝抗氯离子的渗透性能,硅灰效果优于粉煤灰,20%粉煤灰和10%硅灰复掺可以作为最佳掺量,6 h通电量为171 C,可以用来配置较高抗氯离子渗透性能的再生混凝土。试验结果为再生混凝土推广应用提供了有力依据。     

基于CT的再生骨料生态多孔混凝土细观结构分析

为了研究以再生骨料为粗骨料的大孔径多孔混凝土的细观结构,将混凝土看作由骨料、砂浆基质、界面过渡区及孔隙等组成的多相复合材料。利用医用CT对试件进行扫描,获得CT图像和CT值等数据。分别考虑了不同预设孔隙率和不同再生骨料替换率的影响,采用Matlab图像处理技术对多孔混凝土各相组分进行直观表征,同时分别采用CT法和孔隙率测量试验法计算多孔混凝土的体积孔隙率,对比验证CT法测算体积孔隙率的可行性,最后采用阈值分割算法进行试件面层孔隙率计算,定量评价多孔混凝土孔隙分布的连续性与均匀性。结果表明:大孔隙率和高再生骨料替换率会导致多孔混凝土出现大孔隙增多、且形状由光滑圆形向不规则形状或矩形发展的趋势;对于振动成型的试件,沿高度方向面层孔隙率变化较大,且变化剧烈的部分集中在试件上部,孔隙率连续性较差;利用CT法测算试件体积孔隙率,结果与试验法相接近且略大于试验法;试件孔隙分布的均匀性与孔隙率呈负相关。