再生骨料混凝土渗透性试验研究

对粗骨料取代率为100％的再生混凝土氯离子渗透性进行了试验研究,分析了不同强度等级下再生混凝土的氯离子渗透性,并与相同强度等级的普通混凝土进行了对比研究。结果表明：随着强度的提高,再生混凝土的抗氯离子渗透性相应提高;在相同强度等级下,再生混凝土与普通混凝土的氯离子渗透性相差不大。     

再生骨料取代率对再生混凝土耐久性的影响

在对大量文献进行研究与对比分析的基础上,总结了近11年来各国再生混凝土耐久性的研究成果,包括再生混凝土抗氯离子渗透性、抗冻性、耐磨性、抗碳化性.通过灰色关联度定量分析了再生混凝土氯离子渗透性影响因素的主次关系.结果表明:再生混凝土的抗氯离子渗透性、抗冻性和耐磨性随再生粗骨料取代率增加而变差,混凝土耐磨性随再生细骨料取代率的增加而变好,大部分混凝土的抗碳化性随再生粗骨料取代率增加而变差,少部分出现变异;通过灰色关联分析得到的再生混凝土氯离子渗透性影响因素从大到小依次为水灰比、掺合料、混凝土龄期.     

考虑基体混凝土水灰比影响的再生粗(细)骨料混凝土徐变模型

对现有再生混凝土徐变试验数据的研究发现,源于不同强度混凝土的再生细骨料对再生混凝土徐变的影响差异较大,而现有模型未计入该差异的影响。因此,基于课题组前期已提出的再生粗、细骨料混凝土徐变模型,引入水灰比系数考虑用于制造再生骨料的废弃混凝土(基体混凝土)强度对残余水泥石物理性质的影响,提出了考虑基体混凝土水灰比影响的再生粗、细骨料混凝土徐变通用模型。基于现有试验结果,对所提出的再生粗、细骨料混凝土徐变模型及已有模型预测结果进行了对比分析。研究表明,修正后的徐变通用模型精度高于已有徐变预测模型,且离散性较低。通过系统参数分析,研究了在工程常见的参数范围内,基体与再生混凝土强度、取代率、再生细骨料吸水率以及环境相对湿度对徐变的影响。分析发现,基体混凝土强度、取代率、再生细骨料吸水率、环境相对湿度是影响再生混凝土徐变的关键参数。     

再生混凝土骨料咬合模型修正及其参数分析

为分析再生混凝土中再生粗骨料咬合机制,基于Walraven提出的普通混凝土骨料咬合模型,提出了考虑再生粗骨料原始混凝土强度的再生混凝土骨料咬合修正模型。结合再生混凝土界面剪切试验结果,确定适用于再生混凝土的骨料咬合模型关键参数。理论分析结果与试验结果对比表明,修正的骨料咬合模型对于界面剪切作用的预测值较普通混凝土及再生混凝土的试验值均偏高,修正的骨料咬合模型较适用于对再生混凝土剪切作用的预测。在再生混凝土剪切作用理论计算中,需按实际裂缝开展情况对骨料咬合作用进行折减,折减系数取值范围为0.7~0.9。采用修正的再生骨料咬合模型及计算方法展开变参数分析发现,再生粗骨料性能对骨料咬合作用有重要影响,即再生粗骨料原始混凝土强度越高,旧砂浆含量越低,再生粗骨料咬合作用越强。     

考虑时变可靠度的再生混凝土结构设计

由于再生粗骨料来源和废混凝土工程服役情况的复杂性,导致再生混凝土的性能表现出明显的离散性和时变性特点。为保证再生混凝土构件服役期内安全可靠,以再生混凝土的时变应力-应变曲线、碳化性能、保护层开裂等研究成果为基础,同时基于构件的时变可靠度分析,发现再生混凝土抗压强度、梁配筋率、保护层厚度、碳化系数以及钢筋锈蚀率对可靠指标影响显著,进而提出了保证再生混凝土构件时变可靠度水准的方法。结合已经确定的再生混凝土材料分项系数,提出了保持再生混凝土抗压强度标准值与普通混凝土相同,提高构件纵向配筋率/配箍率的设计方法。并给出了考虑时变可靠度的再生混凝土构件承载力计算式,可用于再生混凝土结构设计。     

再生混凝土用作结构材料的关键问题研究

针对再生混凝土用作结构材料的三个关键问题——再生混凝土抗压强度的变异特性、再生混凝土与钢筋的粘结性能和再生混凝土的热膨胀系数进行试验研究。在抗压强度变异性试验中,采用3种不同来源的再生骨料。试验结果表明:再生混凝土抗压强度的变异系数与普通混凝土相近,受再生骨料来源影响不大;再生混凝土抗压强度的概率分布均服从正态分布;再生混凝土的粘结-滑移全曲线的总体形状与普通混凝土类似;再生混凝土的粘结强度较相同配合比的普通混凝土略低,但热膨胀系数与普通混凝土比较接近。     

考虑基体混凝土抗压强度影响的再生粗(细)骨料混凝土干燥收缩模型

对已有研究中再生混凝土干燥收缩试验结果进行分析,发现再生细骨料对再生混凝土干燥收缩的影响随着基体混凝土强度的增大而降低,然而现有再生细骨料混凝土干燥收缩模型均未考虑基体混凝土强度的影响,这会高估采用源于高强混凝土的再生细骨料配制的再生混凝土的干燥收缩变形。基于现有试验结果,引入基体混凝土抗压强度影响系数,对课题组前期提出的再生细骨料混凝土干燥收缩模型进行修正,所提出的修正模型对再生混凝土干燥收缩性能预测结果相对现有其他模型预测结果离散性更小、精度更高,线性回归系数为1.009,判定系数为0.841。在工程常见参数范围内,采用修正模型进行了系统的参数分析,以研究基体/再生混凝土强度、砂率、再生粗/细骨料取代率、再生粗/细骨料吸水率和环境相对湿度等参数对再生混凝土干燥收缩的影响。分析结果表明,再生细骨料取代率的影响随再生粗骨料取代率的增大而降低,但影响依然显著;随着基体混凝土抗压强度的提高,再生骨料对混凝土干燥收缩的影响显著降低,设计中需考虑该因素的影响。     

再生混凝土磨耗性能改善技术研究

基于磨耗试验,并以单位面积磨损量为评价指标,研究了再生粗集料取代率、掺加粉煤灰和聚合物乳液、对再生粗集料界面进行改性等4种方法对再生混凝土耐磨性能的影响。研究结果表明:对于再生混凝土宜采用磨损量作为其耐磨性能的评价指标。为改善再生混凝土的磨耗性能,可采取的技术措施有:掺入适量粉煤灰(等量取代水泥10%,超量取代系数不超过1.4)、掺入聚合物乳液及对再生集料进行界面改性。再生混凝土磨耗性能随再生粗集料取代率的增加而降低,且与集料的洛杉矶磨耗损失密切相关;聚合物乳液的掺入显著改善再生混凝土的耐磨性能,且随着聚合物乳液掺量增加抗磨耗性能越好;采用水泥浆包裹法进行再生集料界面改性处理有利于改善再生混凝土的磨耗性能。     

基于两相复合材料的再生混凝土弹性模量预测模型

与采用再生混凝土抗压强度计算弹性模量的公式相比,基于两相复合材料的再生混凝土弹性模量预测模型能更好地反映再生粗骨料对混凝土弹性模量的影响,预测结果更为精确。但现有再生混凝土两相复合材料弹性模量预测模型是由再生粗骨料与砂浆的弹性模量按体积加权平均得到的,该种计算方法预测结果偏于保守。目前针对天然骨料混凝土已提出多种两相复合材料弹性模量预测模型,但各模型预测结果有较大差异。基于上述模型,考虑再生粗骨料中残余砂浆的影响,推导得到了6种再生混凝土弹性模量预测模型,并搜集了100组再生混凝土弹性模量试验数据,用于评价各模型的可靠性。在此基础上,统计分析了模型不确定性及其与关键参数之间的相关性,为后续再生混凝土构件与结构的可靠度分析提供统计数据。研究表明,在常见参数范围内,各模型预测结果之间最大可相差23.3%;所提出的BNC(RAC)模型预测精度最高,其预测结果与试验结果比值的均值为1.014,变异系数为8.2%,该模型的不确定性服从正态分布。     

模型再生混凝土氯离子非线性扩散细观仿真

考虑再生混凝土Cl-结合的非线性,对再生混凝土的二维Cl-扩散性进行仿真模拟分析,研究了再生混凝土的Cl-扩散特性.通过变化再生粗骨料取代率、老界面Cl-扩散系数、浸泡时间和老砂浆厚度等相关参数,对再生混凝土的Cl-单向扩散性能进行了对比分析.结果表明：再生混凝土内部Cl-浓度（质量浓度,下同）非均匀分布,Cl-非线性结合对其扩散影响显著,再生混凝土Cl-浓度沿着扩散深度呈波浪式下降,再生粗骨料取代率、浸泡时间和老砂浆厚度等因素的变化对Cl-浓度的影响随着扩散深度的增加而逐渐变大,且在界面过渡区的影响较为明显.     

Effect and mechanism of surface-coating pozzalanics materials around aggregate on properties and ITZ microstructure of recycled aggregate concrete

A novel triple mixing method (TM) was developed to realize surface-coating of aggregate with pozzalanics materials for further improving microstructure of interfacial transition zone (ITZ) and properties of recycled aggregate concrete (RAC). Effects of mixing method and coating by various admixtures on compressive strength and chloride ions penetration resistance of RAC were investigated. Through preparing the new–old–new concrete sandwich specimen and SEM observation of the old concrete surface after fracture, effect of surface-coating of the recycled aggregate (RA) in RAC with various admixtures on ITZ microstructure was also studied. The results showed that properties of RAC can be further enhanced by using TM, as compared to that of using the double-mixing method (DM). Through SEM observation, it is revealed that the coated pozzalanic particles can consume CH accumulated in the pores and on the surface of the attached mortar to form new hydration products, which can not only in situ strengthen the RA, but further improve the microstructure of the ITZ, thus the strength and durability of the RAC was further enhanced.     

基于正交试验的再生骨料混凝土强度研究

研究不同影响因素对再生骨料混凝土强度的影响是再生骨料混凝土研究领域的主要方面之一,对实际工程应用有着重要的意义。采用三因素、三水平的正交试验设计方法对再生骨料混凝土的配合比进行了试验设计,分析了每个因素水平对再生骨料混凝土配合比的作用及各个水平之间的差异,探讨了水胶比、再生骨料掺量、超细粉煤灰掺量等试验因素对再生骨料混凝土强度的影响规律和机理,并与基准混凝土对比。试验结果表明:无论早期与后期,水胶比是影响再生骨料混凝土强度的最主要因素,也是最显著因素;掺粉煤灰再生骨料混凝土的拉压比与同强度等级的高强混凝土相比有所提高,抗裂性能有所改善。采用多元回归分析的方法,建立了再生骨料混凝土强度与水胶比、再生骨料掺量、超细粉煤灰掺量的经验公式。     

再生混凝土框架结构恢复力特征参数的应变率效应分析

文章在前期研究工作基础上,采用提出的再生混凝土动态本构关系数学模型和非线性有限元数值模拟方法,深入分析了结构恢复力行为受应变率和再生粗骨料取代率影响的变化规律,提出了综合考虑应变率和再生粗骨料取代率的恢复力特征参数计算模型。通过对特征参数定量对比和分析,分别给出了不同再生粗骨料取代率下屈服荷载和变形的应变率影响因子计算公式。通过对再生混凝土结构延性受应变率和再生粗骨料取代率影响的变化规律量化分析,给出了位移延性系数的应变率影响因子计算公式。通过对所建议模型预测分析,并与试验结果进行校核,验证了计算模型的合理性。文章的研究工作为再生混凝土率敏感性等基础性问题研究提供理论依据,同时以期为再生混凝土的推广、工程应用以及抗震优化设计提供技术支撑。     

再生混凝土的抗冻融性试验研究

利用有50年龄期的废弃混凝土破碎所得骨料作为再生混凝土的粗骨料,并分别以25%、50%、75%及100%的掺入百分比配制再生混凝土,探讨再生混凝土的抗冻耐久性,即抗冻融循环的能力.结果表明,用以上方法配制的再生混凝土基本上能符合抗冻耐久性的相关规定,抗冻融循环的能力能达到一般工程的要求.     

掺合料裹骨料工艺对再生骨料混凝土性能的影响

采用一种掺合料裹骨料搅拌工艺,在水泥裹骨料工艺基础上,进一步改善再生骨料-水泥石界面过渡区,提高再生混凝土性能,研究了搅拌工艺、新拌混凝土坍落度、掺合料品种对再生混凝土强度和抗氯离子渗透性的影响.结果表明,采用掺合料裹骨料工艺,可在水泥裹骨料工艺基础上进一步大幅度提高早龄期强度和抗氯离子渗透性能,对后期强度和抗氯离子渗透性也有提高,但幅度较小;提高新拌混凝土坍落度有助于提高强度,但对抗氯离子渗透性能略有影响,采用掺合料裹骨料工艺可减小坍落度对再生混凝土性能的影响;采用矿渣掺合料更有助于提高再生混凝土强度和抗氯离子渗透性能.     

再生骨料混凝土破坏机理与改性研究综述

针对再生骨料混凝土破坏机理与破坏性能改性研究做了系统性的归纳和总结。提出了再生骨料混凝土的研究背景、思路、目标、内容和技术路线的改性研究体系。根据再生骨料混凝土受拉破坏和受压破坏的破坏形态和断面特征总结了其破坏的一般规律,依据破坏机理得到再生骨料混凝土力学性能提高的改性研究思路,并提出了相应的改性方法。介绍了再生骨料的强化技术,如纳米材料、纤维材料和矿物添加剂改性再生骨料混凝土的研究,归纳了再生骨料混凝土需进一步解决的问题,即再生骨料加工机制的形成、数值模拟技术的发展、应用体系的形成和有效监测机制的建立。结果表明:界面过渡区是再生骨料混凝土的最薄弱区域,改善再生骨料混凝土的破坏性能最为关键的是强化界面过渡区;相关结论可为改善再生骨料混凝土破坏性能和推广其在工程中的应用提供支持。     

再生骨料混凝土的强度和耐久性

与常规骨料混凝土相比,再生骨料混凝土因骨料的结合状况而导致了其自身强度的降低。添加适量粉煤灰的再生骨料混凝土在整体性能有了实质提高。最后将常规混凝土（不含粉煤灰）和再生骨料混凝土（含10％粉煤灰）的耐久性能进行了对比研究。评估耐久性考虑的参数有：干缩力,吸水率,透水性,抗酸性及抗硫酸盐侵蚀性。结果表明,添加的10％粉煤灰也提高了再生骨料混凝土的耐久性能,并且也为再生骨料代替常规骨料的可行性提供了有力支撑。     

回弹法检测再生混凝土抗压强度研究

针对再生粗骨料取代率分别为0％，30％，50％，70％和100％的150块再生混凝土试块，采用普通混凝土回弹仪进行了抗压强度检测试验研究。研究结果表明，回弹法可以用于再生混凝土抗压强度检测。通过采用多种回归模型进行比较分析，得到了再生混凝土统一测强曲线公式。定量分析表明，其测试精度满足混凝土质量控制要求。为反映再生粗骨料取代率的影响，文中还给出了按再生粗骨料取代率分类的测强曲线及回归方程。最后，对比了再生混凝土与普通混凝土全国统一曲线。结果表明，再生混凝土的表面硬度小于普通混凝土，但其随抗压强度增加的速度快于普通混凝土。     

再生混凝土基本力学性能研究(Ⅰ)——单轴受压性能

对再生混凝土的单轴受压性能进行了系统的试验研究及分析,主要包括再生混凝土棱柱体抗压强度与立方体抗压强度的关系、圆柱体抗压强度与立方体抗压强度的关系、应力-应变全曲线、峰值应变、极限应变、弹性模量以及泊松比等.结果表明,再生混凝土的极限应变和泊松比与普通混凝土相比差别不大,但其他性能与普通混凝土相比存在较大差异,主要表现为峰值应变增加、弹性模量降低和脆性增加.进一步探讨了普通混凝土各基本力学性能指标间的关系对再生混凝土的适用性,提出了再生混凝土各性能指标的关系式.     

再生粗骨料混凝土碳化分析的多场耦合模型及验证

再生粗骨料混凝土的碳化是一个复杂的物理扩散和化学反应过程,其分析和预测较为困难。鉴于此,基于再生粗骨料混凝土的碳化机理,结合再生粗骨料混凝土中CO_2的扩散定律和可碳化物质的质量守恒定律,综合考虑再生粗骨料混凝土中CO_2的有效扩散系数、碳化反应速率系数、可碳化物质的量、再生粗骨料的表面附着砂浆等重要参数的影响,建立了再生粗骨料混凝土碳化分析的多场耦合模型,并通过试验数据验证了模型的有效性和适用性。