钢纤维粉煤灰再生混凝土强度正交试验研究

利用正交试验方法对钢纤维粉煤灰再生混凝土（以下简称再生混凝土）的强度性能进行了试验,考察了粉煤灰取代率（质量分数）、钢纤维掺量（体积分数）和再生粗骨料取代率（质量分数）对再生混凝土28d立方体抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度的影响,并对试验结果进行了系统分析.结果表明：粉煤灰取代率对再生混凝土抗压与抗折强度的影响规律一致,但对其劈裂抗拉强度的影响规律却不相同;再生混凝土抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度均随钢纤维掺量的增加而增大,但钢纤维掺量对劈裂抗拉和抗折强度的影响显著,对抗压强度的影响较小;再生粗骨料取代率对抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度的影响规律基本一致,强度总体上随再生粗骨料取代率的增大而增大.要使再生混凝土强度得到提高,需降低粉煤灰的取代率,增大钢纤维掺量和再生粗骨料取代率.当粉煤灰取代率在30%以内、钢纤维掺量在18%以内时,粉煤灰取代率对再生混凝土抗压强度的影响最大,其次是再生粗骨料取代率,最次是钢纤维掺量;钢纤维掺量对再生混凝土劈裂抗拉强度和抗折强度的影响最大,其次是粉煤灰取代率,最次是再生粗骨料取代率.     

粉煤灰对再生混凝土性能的影响研究

采用超量取代法向再生混凝土中掺加粉煤灰,粉煤灰再生混凝土龄期90d强度与普通再生混凝土龄期28 d强度进行比较,得出随着粉煤灰、再生骨料掺量的增加,粉煤灰再生混凝土的抗压强度、劈拉强度稍有减小。随着引气减水剂掺量的增加粉煤灰再生混凝土的抗压强度、劈拉强度均呈减小趋势。     

正交法分析再生粗骨料混凝土的基本性能

采用正交法试验分析了再生粗骨料掺量、聚丙烯纤维掺量和引气减水剂掺量3个配合比因素对再生混凝土抗压强度、劈拉强度和抗压弹模的影响,用再生粗骨料掺量为70%、聚丙烯纤维掺量为O.7%和引气减水剂掺量为0.2%的参数进行配合比设计,可使设计强度为C30的再生混凝土获得良好的和易性和较高的强度.通过对混凝土拌合物含气量的测定,分析得出了随着引气减水剂掺量的增加,含气量增加1%时,再生混凝土的抗压强度降低4.1%,劈拉强度降低7.7%,抗压弹模降低3.9%.将再生粗骨料经机械强化后,可使再生混凝土的抗压强度提高约13%.结果表明:引气减水剂和再生粗骨料掺量是影响这3个力学性能的重要因素.     

正交法分析再生混凝土基本力学性能

用正交分析法分析矿渣粉、粉煤灰、引气剂、聚丙烯纤维和再生粗骨料5个因素对再生混凝土抗压和劈拉强度的影响,得出再生混凝土的最佳配合比。试验表明:粉煤灰和矿渣粉是影响再生混凝土力学性能的主要因素;随着粉煤灰掺量增加,再生混凝土28 d抗压强度和劈拉强度分别降低2.6%～8.8%和0.6%～4.7%,粉煤灰掺量30%的再生混凝土90 d抗压强度比28 d提高了49%;再生混凝土的强度随着矿渣粉掺量的增加呈增大趋势,抗压强度增幅为4.9%～8.1%,劈拉强度增幅为0.4%～4.6%。     

RPC强化骨料掺量对再生混凝土强度的影响

利用活性粉末混凝土(RPC,reactive powder concrete)浆液对再生粗骨料进行浸泡包裹处理得到强化骨料,分析了强化骨料+再生骨料、强化骨料+天然骨料、再生骨料+天然骨料这3种粗骨料组合情况下,强化骨料或再生骨料掺量对再生混凝土不同龄期抗压强度、劈拉强度和抗折强度的影响.结果表明:经RPC浆液强化处理后的再生骨料吸水率降低,压碎值显著减小.强化骨料+再生骨料组合情况下,再生混凝土不同龄期的抗压强度均随强化骨料掺量的增大而降低;而另外两种组合情况下,再生混凝土不同龄期的抗压强度均随强化骨料或再生骨料掺量的增大而增大.强化骨料+再生骨料和强化骨料+天然骨料组合情况下,再生混凝土劈拉强度均随强化骨料掺量的增大而增大;而再生骨料+天然骨料组合情况下,再生混凝土劈拉强度与再生骨料掺量的规律性不明显,表现出较大的离散性.强化骨料+再生骨料组合情况下,再生混凝土抗折强度总体上随强化骨料掺量的增大而减小;强化骨料+天然骨料组合情况下,再生混凝土抗折强度与强化骨料掺量的规律性较复杂;再生骨料+天然骨料组合情况下,再生混凝土抗折强度随再生骨料掺量的增大而增大.折后抗压强度和普通抗压强度一样能较好地反映强化骨料或再生骨料掺量对再生混凝土强度的影响规律,在掺量相同的情况下,折后抗压强度普遍比普通抗压强度低,3种骨料组合中两者比值均稳定在0.93;折后劈拉强度比普通劈拉强度能更好地反映强化骨料或再生骨料掺量对混凝土强度的影响规律,在其掺量相同的情况下,折后劈拉强度基本上比普通劈拉强度高,3种骨料组合的两者比值差异较大.提出了有效水灰比和名义水灰比的概念,有效水灰比是决定再生混凝土强度的最主要因素,若比较强化骨料掺量对再生混凝土强度的影响,必须保持有效水灰比一致,而非名义水灰比一致.     

纳米SiO2和粉煤灰复掺对再生混凝土性能的影响

使用质量取代法研究粉煤灰和纳米SiO₂单掺及复掺对再生混凝土(RAC)工作性能、抗压强度(7,28,90 d)、抗折强度(28 d)和劈裂抗拉强度(28 d)的影响。浇筑试样时,基于现有的搅拌方式,提出了新的两阶段搅拌法,先将再生粗骨料和纳米SiO₂、附加水进行搅拌,使得部分纳米SiO₂颗粒能够被再生粗骨料吸收,用于填补老砂浆孔隙和微裂缝。结果表明:随着纳米SiO₂掺量增加,再生混凝土的坍落度逐渐减小,复掺粉煤灰能够减少纳米SiO₂引起的坍落度损失; 粉煤灰掺量不变的情况下,再生混凝土抗压、抗折和劈裂抗拉强度随着纳米SiO₂掺量的增加而增加; 复掺纳米SiO₂和粉煤灰不但能够补偿再生混凝土由粉煤灰引起的早期强度降低,而且90 d龄期抗压强度明显高于2种材料单掺的再生混凝土; 纳米SiO₂掺量(质量分数)为1%时,再生混凝土在90 d龄期的抗压强度相对再生混凝土提高了3.0 MPa; 复掺纳米SiO₂和粉煤灰对再生混凝土的抗折强度、劈裂抗拉强度也有显著提升,S2F30的抗折强度相对于F30增加了24.17%,且劈裂抗拉强度高于2种材料单掺的再生混凝土,相对于F30提高了12.68%。     

建筑垃圾再生骨料混凝土路面砖的制备与性能研究

以废弃混凝土制成再生粗骨料为主要骨料,掺加适量水泥、粉煤灰、激发剂和减水剂,制备建筑垃圾路面砖.在试验室研究再生粗骨料取代率、水胶比和激发剂掺量,对建筑垃圾路面砖抗压及抗折强度的影响.试验结果表明,在再生粗骨料取代率100％、水胶比0.43、激发剂掺量1.5％时,试样的7d、28d抗折强度分别为2.0MPa、4.3MPa,7d、28d抗压强度分别为15.6MPa、37.5MPa.     

再生混凝土劈拉强度的影响因素及预测模型

试验利用5~20 mm的再生粗骨料替代天然骨料,设计42组不同再生骨料取代率(0、30%、50%、70%、100%)、粉煤灰掺量(0、20%、30%、40%)和水胶比(0.40、0.35、0.30)的再生混凝土和普通混凝土的试验方案,探讨取代率、水胶比、养护龄期和粉煤灰掺量对再生混凝土劈拉强度的影响规律。基于42组抗压强度和劈拉强度的关系,提出劈拉强度的预测模型。结果表明:再生混凝土的劈拉强度随着再生骨料取代率的增加呈先增加后减小的趋势,以取代率为50%时,其劈拉强度最大。养护龄期的延长或水胶比的降低都能提高再生混凝土的劈拉强度,但是当粉煤灰掺入后,再生混凝土劈拉强度的奇异点在粉煤灰掺量为30%时达到最大。基于42组再生混凝土的抗压强度和劈拉强度的关系,提出了劈拉强度的预测模型,结果发现,其适用性较好,可以采用该公式进行预测。     

粉煤灰与矿渣对再生骨料混凝土力学性能影响的研究

研究了粉煤灰单掺、粉煤灰与矿渣双掺对再生骨料混凝土(RAC)力学性能的影响,并初步探讨了其影响机理;建立了再生骨料混凝土立方体抗压强度与抗折强度、劈拉强度的相关关系式。试验结果表明：粉煤灰单掺降低了再生骨料混凝土的强度和弹性模量;粉煤灰与矿渣双掺对混凝土强度和弹性模量的影响随两者组合比例不同而有显著差异。     

聚丙烯纤维轻骨料混凝土抗折强度试验研究

采用粉煤灰陶粒,通过外掺聚丙烯纤维、微硅粉及高效减水剂,配制出了干表观密度低于1870 kg/m3,抗折强度最大达7.12 MPa的轻骨料混凝土。纤维体积掺量为0.05%、0.1%、0.2%时,混凝土7d抗折强度分别比28d高1%、0.4%、3.4%;体积掺量为0.5%时,混凝土28d抗折强度比7d高9.5%。实验结果表明,混凝土7d与28d抗折强度的发展并不一致,纤维掺量低的混凝土抗折强度发展较快,随着纤维掺量的提高表现出减缓趋势。     

粉煤灰再生混凝土力学性能的试验研究

研究了再生粗骨料取代率和粉煤灰取代率对再生混凝土工作性能和力学性能的影响,并初步探讨了其影响机理。研究结果表明:再生粗骨料取代天然骨料为60%时,粉煤灰再生混凝土的抗压、抗折强度比基准粉煤灰混凝土低,但其强度降低值较小。粉煤灰的掺入,改善了再生混凝土的和易性,改善了水泥石与骨料的界面,显著提高了再生混凝土的抗折强度。再生粗骨料取代天然骨料为60%时,粉煤灰再生混凝土的3d抗折强度可达3.9MPa,28d抗折强度可达5.19MPa,粉煤灰再生混凝土可应用于水泥混凝土路面的快速修补工程中。     

不同取代率再生粗骨料混凝土的力学性能

系统研究了坍落度相同的情况下再生粗骨料取代率对混凝土基本性能的影响.试验中再生粗骨料的掺入量分别为0,30%,50%,70%和100%,通过调节用水量使各组混凝土达到相同的坍落度.主要研究了达到相同坍落度时混凝土的用水量以及再生粗骨料取代率对混凝土坍落度、立方体抗压强度、棱柱体抗压强度、峰值应变和泊松比、弹性模量、劈裂抗拉强度以及抗折强度的影响.试验结果表明,再生粗骨料取代率对上述各性能指标均有一定影响,但程度不同.同时发现,除劈裂抗拉强度和抗折强度外,普通混凝土各基本力学性能指标间的关系不适用各种再生骨料取代率的混凝土.     

掺粉煤灰再生混凝土反向湿度响应规律与预测模型研究

在模拟人工气候环境条件下,开展了再生粗骨料取代率和粉煤灰掺量对再生混凝土力学性能及其在干燥过程中反向湿度响应的影响研究。基于传质学的相关理论,提出了粉煤灰再生混凝土反向湿度响应的预测模型并验证了其可行性。试验结果表明:混凝土28 d抗压强度随着再生粗骨料取代率和粉煤灰掺量的增大均呈现先增大后减小的趋势; 粉煤灰掺量一定时,再生粗骨料取代率为25%的混凝土抗压强度达到最大; 再生粗骨料取代率一定时,粉煤灰掺量(质量分数)为10%的抗压强度最大; 在同一反向湿度响应时刻,再生粗骨料取代率为25%时混凝土反向湿度响应速率最低,取代率为0%,50%,75%,100%的混凝土湿度响应速率依次增大; 粉煤灰掺量为10%的混凝土反向湿度响应速率最低,掺量为0%,20%和30%的湿度响应速率依次增大; 在反向湿度响应的早期,2种影响因素对混凝土的反向响应速率影响更大; 随着湿度响应的进行,影响逐渐减小,且随着粉煤灰掺量的增大,不同时间段的反向湿度响应速率差距逐渐增大。     

再生粗骨料混凝土力学性能试验研究

以某10年龄期的既有建筑物废弃混凝土作为再生粗骨料原料,配制了坍落度达140 mm的C40泵送混凝土。以再生粗骨料取代率、粉煤灰取代率为主要研究参量,对配制的混凝土试块的立方体抗压、棱柱体抗压、劈裂抗拉和弹性模量等力学性能指标进行了系统的试验研究。结果表明,再生混凝土的抗压、劈裂抗拉破坏形态与普通混凝土基本一致。在满足坍落度一定的前提下,立方体抗压强度、棱柱体抗压强度和弹性模量随着再生骨料取代率的增加而降低,而随着粉煤灰取代率的增加而有所提升;劈裂抗拉强度离散性较大,无明显规律;各力学指标间关系受再生粗骨料和粉煤灰取代率的影响也不明显。研究结果可为再生粗骨料的应用提供参考。     

再生粗骨料取代率对混凝土基本性能的影响

系统研究了相同水灰比情况下再生粗骨料取代率对混凝土基本性能的影响。试验中再生粗骨料取代率分别为0，30％，50％，70％和100％，保持混凝土的水灰比不变。主要研究了再生粗骨料取代率对混凝土立方体坍落度、抗压强度、棱柱体抗压强度、峰值应变和泊松比、弹性模量、劈裂抗拉强度以及抗折强度的影响。试验结果表明，再生粗骨料取代率对上述各性能指标均有一定影响，但程度不同。同时发现，除抗折强度外，普通混凝土各基本力学性能指标问的关系均不适用各种再生骨料取代率混凝土。     

海水海砂再生混凝土的基本力学性能

利用海水、原状海砂及再生粗骨料,制备了设计预期强度为C20~C50的海水海砂再生混凝土。通过240个标准立方体(150 mm×150 mm×150 mm)和96个棱柱体(150 mm×150 mm×300 mm)试件,完成了工作性能、立方体抗压强度、轴心抗压强度、劈裂抗拉强度以及弹性模量试验,研究了海水海砂再生混凝土的基本力学性能;最后基于试验数据,得到了海水海砂再生混凝土立方体抗压强度与轴心抗压强度关系公式以及弹性模量与轴心抗压强度关系公式。结果表明:海水海砂再生混凝土工作性能良好,C40和C50强度等级的坍落度比一般再生混凝土分别提高5%和33%;立方体抗压强度、轴心抗压强度和劈裂抗拉强度随着龄期变长而增加,且长期强度趋于稳定;与普通混凝土相比,海水海砂再生混凝土7 d立方体抗压强度提高13%~52%,28 d抗压强度降低约5%,90 d抗压强度降低约15%,180 d抗压强度降低18%~29%;海水海砂再生混凝土28 d弹性模量比普通混凝土略有降低,降低幅度在14%以内;再生粗骨料对混凝土力学性能、工作性能的影响大于海水海砂。     

再生混凝土早龄期拉伸徐变试验研究

为掌握再生混凝土的抗裂性能,通过单轴拉伸徐变试验,研究了再生粗骨料取代率(质量分数)、矿物掺和料掺量(质量分数)对再生混凝土早龄期拉伸徐变性能的影响.结果表明:再生粗骨料取代率为50%~100%的再生混凝土拉伸徐变较普通混凝土增加8%~31%;再生混凝土拉伸徐变随矿物掺和料掺量的增加而增大,粉煤灰单掺和粉煤灰+矿渣复掺可使再生混凝土拉伸徐变分别增加8%~32%,3%~22%.以混凝土拉伸徐变M-Burgers预测模型为基础,考虑再生骨料取代率和矿物掺和料掺量的影响,提出了适用于再生混凝土早龄期拉伸徐变的预测模型.