包浆与否不同再生骨料替代率下混凝土力学性能试验研究

探究再生骨料替代率及骨料是否包浆对自密实再生混凝土抗压、抗折及劈裂性能的影响，研究了包浆和未包浆的再生混凝土在不同再生骨料替代率下的力学性能。试验结果表明：包浆混凝土的坍落扩展度在骨料替代率分别为30%、60%、100%的条件下相比于未包浆混凝土分别提高了0.74%、2.94%、4.41%，抗压强度分别提高了5.7%、4.2%、6.2%，抗折强度分别提高了4.4%、9.2%、15.2%，劈裂强度分别提高了8.18%、4.65%、10.78%。因此骨料经过包浆后，改善了自密实再生混凝土的抗压、抗折及劈裂性能，且在骨料替代率为60%时，包浆对混凝土力学性能的改善较为显著。     

再生骨料取代率对再生混凝土耐久性的影响

再生骨料本身的随机性和变异性,使得再生混凝土微观结构和性能比普通混凝土更复杂。本研究系统研究了再生骨料替代率对再生混凝土抗碳化性能,收缩徐变以及耐高温性能的影响。结果表明,随着再生骨料替代率增加,再生混凝土的碳化深度增加,干缩变形增大。而随着温度增加,再生骨料替代率在50%以上时,再生混凝土经500~800℃高温后的抗压强度残余率显著提高。本研究揭示了再生混凝土结构与性能协同作用机制,为再生混凝土性能调控优化提供了理论指导与方法。     

玄武岩纤维改善再生混凝土抗氯离子渗透性能研究

为研究玄武岩纤维对再生混凝土抗氯离子渗透性能的影响,本文对4种玄武岩纤维体积掺量(0%、0.2%、0.4%、0.6%)下5个粗骨料质量替代率(20%、40%、50%、60%、80%)的再生混凝土及1组普通混凝土进行了电通量试验,并利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)和压汞法(MIP)从水泥水化和孔结构的角度探究了玄武岩纤维对再生混凝土抗氯离子渗透性能影响的微观机理。结果表明,玄武岩纤维显著提高了再生混凝土抗氯离子渗透性能,其中玄武岩纤维掺量为0.2%,粗骨料质量替代率为50%时改善效果最好且优于普通混凝土。基于FTIR发现玄武岩纤维是通过改变再生混凝土水化产物C-S-H的聚合度和CaCO₃的生成而改善其抗氯离子渗透性能。通过MIP得出最优组合掺量下,再生混凝土的孔径分布得到优化,孔隙率最小,进而提高了其抗氯离子渗透性能。     

同掺再生粗细骨料混凝土的力学与耐久性能研究

为了探讨同时掺入大掺量再生粗骨料和细骨料制备C40及以上强度等级再生混凝土的可行性,在C45天然骨料混凝土配合比的基础上,采用II类再生粗骨料、I类再生细骨料,以同掺再生粗细骨料质量替代率为25%、50%、75%、100%配制了4组再生混凝土,研究了再生粗细骨料替代率对再生混凝土基本力学性能和耐久性能的影响规律。结果表明:当同掺再生粗细骨料的替代率为25%时,混凝土的力学性能下降很小,替代率为50%、75%的混凝土的抗压强度分别达到C45、C40等级,替代率100%的全再生粗细骨料混凝土的28 d抗压、劈拉、轴压强度和弹性模量等力学性能指标较天然骨料混凝土降低12.0%~23.2%,并达到C35抗压强度等级。增加再生粗细骨料的替代率会降低混凝土的耐久性,但即使是全再生粗细骨料混凝土仍可获得高的耐久性,其抗碳化性能、抗氯离子渗透性、抗冻性能分别达到T-IV、RCM-IV和F300等级,说明在混凝土中同时掺用50%及以上再生粗细骨料配制C40及以上强度等级的再生混凝土是可行的。     

纳米SiO2浸泡改性再生橡胶混凝土力学性能研究

本实验主要目的是研究经过纳米SiO2溶液浸泡的再生骨料橡胶混凝土坍落度、抗压强度和劈裂强度的变化规律、确定此操作对再生骨料混凝土的影响。实验以C30素混凝土为基准,通过掺入5%(等质量取代砂)的橡胶颗粒、纳米SiO2溶液（0%、1%、3%,相对水的质量）和再生骨料（Recycled concrete aggregate, RCA）（30%、50%、100%,等质量取代天然骨料）,制备纳米SiO2改性再生橡胶混凝土试件并进行坍落度、抗压和抗劈裂试验,分析不同浓度的纳米SiO2溶液和不同RCA取代率对再生橡胶混凝土力学性能的影响。结果显示：控制其他变量相同的RCA混凝土试块中,纳米SiO2溶液浓度的增加会降低拌合物的坍落度,而RCA取代率的增加会提高拌合物的坍落度;在30%RCA取代率和1%浓度的纳米SiO2溶液时再生橡胶混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度比基准组分别高出2.5%和6.7%;总体来看,经过纳米SiO2溶液浸泡后的再生橡胶混凝土呈现出早期强度和后期强度提升的特点。     

硫酸盐干湿循环对再生骨料混凝土性能的影响

为了探讨再生骨料混凝土在硫酸盐作用下的耐久性能,选取再生粗骨料替代率为50％、100％的两组再生混凝土和普通骨料混凝土进行硫酸盐环境中的干湿循环试验.从侵蚀后混凝土表观形貌,质量、强度、超声波速经时变化规律分析混凝土的损伤特性.结果表明:再生骨料混凝土抗硫酸盐侵蚀能力小于普通骨料混凝土,且抗侵蚀能力随着再生骨料替代率的增加而降低.硫酸盐侵蚀后,混凝土质量、强度、超声波速经时变化曲线由上升段与下降段两部分组成.超声波法可以反映再生骨料混凝土侵蚀后的损伤特征.最后,建立了无量纲化超声波速与抗压强度之间的演化方程.     

粘附砂浆含量对再生骨料混凝土抗碳化性能的影响

以再生粗骨料粘附砂浆含量为变量,配制C40再生骨料混凝土进行碳化对比试验,结合碳化模型以碳化深度达到钢筋表面为准则,探究粘附砂浆含量对再生骨料混凝土抗碳化性能的影响.结果 表明,碳化深度与碳化速率均随粘附砂浆含量的增加而增大,且碳化深度增幅较大,粘附砂浆含量处于35％ ～45％(质量分数)时,其碳化深度可以满足一般环境下混凝土结构设计使用年限30 a、50 a和100 a的抗碳化性能要求.     

不同强度砂浆界面过渡区对再生骨料混凝土性能的影响

为了探明不同强度砂浆界面过渡区对再生骨料混凝土性能的影响,试验以再生骨料表面不同的砂浆强度以及附着率作为变量,配置了不同强度等级的再生骨料混凝土,与普通混凝土进行了对比性强度试验以及碳化试验.试验结果表明,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,即再生混凝土内部旧砂浆界面过渡区强度比再生混凝土内部新砂浆界面过渡区强度高时,再生骨料混凝土的强度与普通混凝土强度几乎相同,再生骨料表面砂浆的强度以及附着率对再生混凝土的强度影响不大,但碳化深度有所增大.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,也就是再生混凝土内部再生骨料与旧砂浆界面过渡区强度比新砂浆界面过渡区强度低时,再生骨料混凝土的强度与普通混凝土相差较大,再生骨料表面砂浆的强度以及附着率对再生混凝土强度影响较大.     

不同骨料用量与尺寸对混凝土干缩性能影响

试验以不同骨料用量与尺寸为变量,研究了C30混凝土配合比条件下对混凝土干缩性能的影响,试验结果表明,随着混凝土干燥收缩龄期的增加,不同组配C30混凝土的干燥收缩长度变化率都有所增加;再生骨料组配混凝土的干燥收缩长度变化率要比普通混凝土大;在相同混凝土配比条件下随着骨料用量(体积率)的增加,不同组配混凝土的干燥收缩长度变化率都有所下降趋势,普通天然骨料体积变化率对混凝土干燥收缩长度变化率影响更明显,骨料用量越多,干燥收缩率越小;但再生骨料随着体积率的增大对混凝土干燥收缩长度变化率的影响相对有限;在相同配比条件下适当增加粗骨料的用量在一定程度上可以缓解混凝土的干燥收缩.     

化学溶液预处理再生粗骨料对再生混凝土改性的影响

为研究不同浓度的硅酸钠溶液和硅烷溶液复合改性再生粗骨料对再生混凝土力学与变形性能及微观结构的影响,通过立方体抗压强度试验研究复合改性对再生混凝土力学性能的影响,同时基于数字图像相关(DIC)方法研究复合改性对再生混凝土变形性能的影响,并借助扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)微观测试方法分析改性再生混凝土内部微观结构。结果表明:质量分数为5%的硅酸钠溶液和质量分数为10%的硅烷溶液改性后的再生粗骨料24 h吸水率降幅最大,由其制成的再生混凝土28 d抗压强度显著提高,较未改性再生混凝土提高了35.80%;硅酸钠溶液和硅烷溶液复合改性再生粗骨料可有效减小再生混凝土的变形,应力较大时,可阻止应力过度集中,使再生混凝土整体变形性能较好;此外,还可以改善再生粗骨料表面疏松结构和粗糙程度,加强骨料与砂浆界面过渡区(ITZ)性能,但对于新、旧砂浆ITZ性能的改善不明显。     

Mechanical properties of recycled aggregate concrete under uniaxial loading

In this paper, the compressive strength and the stress-strain curve (SSC) of recycled aggregate concrete (RAC) with different replacement percentages of recycled coarse aggregate (RCA) are investigated experimentally. Concrete specimens were fabricated and tested with different RCA replacement percentages of 0%, 30%, 50%, 70% and 100%, respectively. Uniaxial compression loading is applied in the experiments. Special attention of the analysis is devoted to the failure behaviour and the influences of the RCA contents on the compressive strength, the elastic modulus, the peak and the ultimate strains of RAC. Analytical expressions for the peak strain and the stress-strain relationship of RAC are given, which can be directly used in theoretical and numerical analysis as well as practical engineering design of RAC structures.     

再生轻骨料混凝土抗压强度指标换算关系研究

为了研究再生轻骨料混凝土立方体抗压强度和轴心抗压强度,以及两者之间的换算关系,以再生轻粗骨料取代率为变化参数,制作了15个标准立方体试块和15个标准棱柱体试块,进行抗压强度试验.实测了试块的抗压强度,探讨了不同再生轻粗骨料取代率对于再生轻骨料混凝土抗压强度的影响规律,采用数据统计回归的方法,得到了再生轻骨料混凝土轴心抗压强度和立方体抗压强度之间的换算关系.研究结果表明:再生轻骨料混凝土的抗压强度均低于普通混凝土的抗压强度;随着再生轻粗骨料取代率的增加,再生轻骨料混凝土的抗压强度逐渐降低;再生轻骨料混凝土轴心和立方体抗压强度之间的换算关系和普通混凝土并不相同;基于实测数据,建立了再生轻骨料混凝土抗压强度指标之间的换算关系式.     

再生混凝土力学性能和收缩性能试验研究

采用传统替代法和等体积砂浆法( EMV法)两种方法配制再生混凝土,对再生混凝土与对比普通混凝土的力学性能和收缩性能进行试验研究。结果表明,再生混凝土立方体抗压强度的变化规律与普通混凝土基本一致,传统替代法配制的再生混凝土各龄期强度均较低,采用EMV法配制的再生混凝土28 d后强度增长较明显;再生混凝土的收缩随时间的增加而增加,与对比普通混凝土相比,传统等体积替代法配制的再生混凝土其280 d收缩率提高4.7%,而等体积砂浆法配制的再生混凝土的280 d收缩率较对比普通混凝土低10.2%。     

不同类型再生细骨料对保温混凝土力学性能的影响

为了研究不同类型再生细骨料对玻化微珠保温混凝土力学性能的影响,将废弃混凝土再生细骨料和废弃黏土砖再生细骨料分别以25%、50%、75%和100%(体积分数)取代率取代保温混凝土中的天然河砂,并测试了再生保温混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度和弹性模量。结果表明: 25%是废弃混凝土再生细骨料在保温混凝土中的最优取代率;75%是废弃黏土砖再生细骨料在保温混凝土中的最优取代率。再生细骨料的压碎值和再生胶砂强度比在实际工程中可以有效区分不同类型再生细骨料的品质。废弃黏土砖再生细骨料中的火山灰材料可以有效提高再生保温混凝土的密实度,而废弃混凝土再生细骨料中残余的氢氧化钙却降低了再生保温混凝土的力学性能,因而废弃黏土砖再生细骨料具有更高的回收利用价值。     

含浆量对再生混凝土性能及强度的影响

再生集料表面包裹着一层硬化水泥砂浆、导致再生混凝土的强度变化较复杂。利用集料的吸水率指标来探讨如何利用吸水率、取代率来推算含浆量以及不同含浆量的再生集料对混凝土7d、28d强度;再生混凝土的强度与灰水比的线性关系和工作性能的影响。     

Residual cube strength of coarse RCA concrete after exposure to elevated temperatures

An experimental investigation was carried on the residual cube strength of concrete made with coarse recycled concrete aggregate (RCA) after exposure to temperatures of 20°C to 800°C. A total of 360 cube specimens were made with 2 water/cement ratios (w/c = 0.31 and 0.45) and 5 replacement percentages (r = 0%, 25%, 50%, 75%, and 100%) of coarse RCA. Effects of different cooling regimes (natural cooling, water cooling) on the residual compressive strength of coarse RCA concrete after exposure were also investigated. Experimental results show that the cube compressive strength and splitting tensile strength of coarse RCA concrete diminish with increasing temperature, of which the splitting tensile strength declines quicker than the compressive strength. The effects of coarse RCA replacement percentage and w/c ratio on losses in relative strength after being exposed to high temperatures are found to be insignificant. The results also reveal that the relative compressive strength of coarse RCA concrete cooled in water after heating process is lower than that of specimens cooled naturally.     

再生粗骨料附着砂浆含量对再生混凝土抗冻耐久性的影响

选取五种不同附着砂浆含量的商用再生粗骨料在全取代天然粗骨料条件下制备C40再生混凝土,探讨了30%极限拉应力水平下,再生粗骨料附着砂浆含量对再生混凝土抗冻耐久性的影响规律,通过数学拟合确定了基于相对动弹性模量和抗冻耐久性指数要求的砂浆界限含量。结果表明:冻融循环后,再生混凝土抗压强度损失率与附着砂浆含量存在较强线性关系;再生混凝土质量损失率、相对动弹性模量、抗冻耐久性指数均与再生粗骨料附着砂浆含量呈二次函数关系;以冻融循环300次后再生混凝土相对动弹性模量降至60%为限值,获得对应的砂浆界限含量为49.52%(质量分数);以不同设计使用年限及不同冻融工况所规定的抗冻耐久性指数作为界定条件,得到了再生混凝土在拉应力条件下满足相应抗冻耐久性指数的砂浆界限含量。最后,通过搜集文献数据验证了本研究结果的合理性。     

Porosity of recycled concrete with substitution of recycled concrete aggregate: An experimental study

In this paper, we present the experimental analysis of samples of recycled concrete (RC) with replacement of natural aggregate (NA) by recycled aggregate originating from concrete (RCA). The results of the tests of mechanical properties of RC were used for comparison with tests of mercury intrusion porosimetry (MIP), in which the distribution of the theoretical pore radius, critical pore ratio, the surface area of the concrete, threshold ratio and average pore radius were studied at ages of 7, 28 and 90 days. The results showed some variation in the properties of the RC with respect to ordinary concrete. Porosity increases considerably when NA is replaced by RCA. Additionally, a reduction in the mechanical properties of the RC is seen compared with ordinary concrete when porosity increases.     

地聚物橡胶混凝土的力学、抗冲击性能及强度机理分析

为探究橡胶再生集料在地聚物混凝土中的增韧作用,采用不同比例的橡胶再生集料(粒径为0.15~0.3 mm和1~4 mm)代替地聚物混凝土中的普通集料。首先,采用工业废渣中粒化高炉矿渣粉为原料,水玻璃溶液和NaOH为激发剂制备地聚物胶凝材料,并与普通集料、橡胶再生集料混合制备地聚物橡胶混凝土;然后对地聚物橡胶混凝土的力学性能、抗冲击性能和强度机理进行探究。结果表明:添加适量比例的橡胶再生集料可提高地聚物混凝土的抗压强度,增幅为5%左右,这与橡胶再生集料表面在NaOH碱环境中的氧化和降解作用有关;但地聚物橡胶混凝土在劈裂荷载和弯曲荷载下易断裂,劈裂抗拉强度和抗折强度降低20%~30%,这是地聚物橡胶混凝土的典型特点。通过落锤冲击试验和弯拉冲击试验可知,橡胶再生集料能大幅提高地聚物混凝土的抗冲击性能,最高增幅超过200%。这是由于橡胶再生集料具有的柔性和弹性特征吸收了部分冲击能量,同时延缓了冲击荷载下混凝土初始开裂到失效破坏过程,减少了裂缝开裂应力集中,提高了地聚物混凝土的延性。在地聚物碱性条件下,橡胶颗粒表面发生氧化和降解作用,表面变得粗糙,与地聚物基体结合紧密;橡胶表面在NaOH作用下,产生羟基、羧基等亲水基团,有利于水化产物在橡胶再生集料表面附着。