人造骨料制造与养护工艺研究概述

人造骨料也被熟知为轻骨料,通常以固体废弃物为原材料,为解决自然资源消耗和固废环境污染问题提供了新的解决方案。研究发现不同的生产方式(造粒工艺和硬化工艺)会对人造骨料的性能以及生产环境的污染会产生不同的影响。主要对现有的几种造粒方式(压力成型造粒、搅拌法造粒以及挤出-滚圆法造粒等)进行对比概述,并总结现有的骨料硬化方式(烧结、冷结、蒸养、蒸压和碳化硬化),对人造骨料制造工艺进行系统分析,提出适应于绿色可持续发展的人造骨料制作工艺。     

含玻璃砂的高性能碱激发矿渣砂浆性能研究

采用玻璃砂代替部分细骨料制备碱激发矿渣(AAS)砂浆后,研究了玻璃砂含量(0%、10%、20%、30%,质量分数)对AAS砂浆抗压强度、抗折强度、干燥收缩、导热系数和碱-硅酸反应(ASR)膨胀率的影响,并通过扫描电子显微镜(SEM)对微观机理进行了分析。结果表明:掺10%~30%的玻璃砂能显著提高AAS砂浆的早期抗压强度,但会略微降低28 d抗压强度;AAS砂浆的抗折强度随玻璃砂掺量的增加先增大后减小,10%掺量时最有利于3 d抗折强度,20%掺量时最有利于28 d抗折强度;AAS砂浆的干燥收缩、导热系数和ASR膨胀率均随玻璃砂掺量的增加而减小,与对照组相比,掺30%玻璃砂的AAS砂浆导热系数降低14.4%,56 d干燥收缩率降低27.6%,14 d ASR膨胀率降低39.6%,28 d ASR膨胀率降低34.5%;SEM分析发现玻璃砂表面有水化产物生成,其与胶凝材料的结合比石英砂更紧密,使AAS砂浆的微观结构更加致密。     

长沙市废弃混凝土处理及回收利用现状分析与研究展望

废弃混凝土作为城市建筑垃圾的重要组成部分,其处理和资源化利用等问题备受关注。通过走访长沙市废弃混凝土处理和资源化利用的相关政府部门、企业和社会组织,了解了长沙市废弃混凝土的来源、处理方法和资源化利用现状以及相关政策。预估了长沙市从2009～2015年和未来三年废弃混凝土的年产生量,分析了废弃混凝土在资源化利用的过程中存在的问题,并结合国内外先进的方法进一步探讨合理的废弃混凝土资源化利用方案。     

利用二氧化碳固化技术制备绿色混凝土材料和制品

CO_2捕获与封存技术因其有效降低温室气体排放而备受关注。文章总结了近期在CO_2养护混凝土、CO_2表面处理砂浆和CO_2强化再生骨料等方面的研究工作。CO_2养护混凝土是基于在有水环境中CO_2可与水泥颗粒之间发生一系列化学反应。利用CO_2技术制备绿色建筑混凝土制品,具有养护周期短,力学性能和耐久性能优异等特点。CO_2养护混凝土的力学性能与蒸养相当,且具有更优异的体积稳定性。CO_2表面处理有效提高了砂浆1d的抗压强度,并降低砂浆吸水率和氯离子系数。与未经强化再生骨料制备的砂浆相比,CO_2强化处理改善了再生骨料物理性能,提高了再生骨料砂浆的抗压强度,降低了再生骨料砂浆的吸水率和氯离子系数。     

胶合竹-混凝土组合梁抗弯试验与分析

选择销连接件(SC)、凹槽连接件(NC)和半装配式预紧力凹槽连接件(PNC)制作构件,开展了5根足尺胶合竹-混凝土组合(BCC)梁的抗弯试验,试验参数包括连接件类型和数量。试验结果表明,BCC梁的抗弯刚度和承载力随连接件数量增加而提高,且胶合竹梁指接头的受力性能对抗弯性能有显著影响;采用NC和PNC两类脆性连接件的组合梁,在荷载峰值后具有较为明显的承载力恢复现象,破坏前表现出一定的延性特征。对试验结果的分析表明,BCC梁具有较高的初始组合效应,且组合效应相对稳定,表现出良好的抗弯性能;采用PNC连接件的半预制装配式组合梁的抗弯性能与对应的现浇试件没有显著差别,具有良好的应用前景;欧洲规范EC5中的γ法高估了BCC梁的承载力,不适合直接预测BCC梁的抗弯承载力。     

CFRP筋与海水海砂混凝土黏结性能试验

为研究纤维增强塑料(FRP)筋与海水海砂混凝土(SWSSC)的黏结性能,选择4种碳纤维增强塑料(CFRP)筋材和2个强度等级的SWSSC,制作了72个试件进行拉拔试验,研究了黏结长度、筋材直径、混凝土强度和筋材表面处理等参数对黏结性能的影响; 开展了SWSSC试件与普通混凝土(NC)试件的对比试验,获取了试件的破坏形态和黏结应力-滑移曲线。基于ACI 440.1R-06公式提出了新的黏结强度计算公式。结果表明:CFRP筋与SWSSC的黏结破坏模式可以分为拔出破坏和劈裂破坏; 黏结强度随黏结长度的增加而逐步减小,且与(l_d/d_b)^-0.41呈近似关系(l_d为黏结长度,d_b为CFRP筋直径); 黏结强度随混凝土强度的提高而增大,但与CFRP筋材直径的相关性不明显; 表面喷砂能够显著提高CFRP筋与SWSSC的黏结性能,黏结强度增长系数可取为1.76; 相比于NC,CFRP筋与SWSSC的黏结强度有小幅度降低; 采用ACI 440.1R-06和CSA S806-02公式得到的预测结果与试验结果之间误差较大,均不适合直接用于估算CFRP筋与SWSSC的抗拔强度; 基于ACI 440.1R-06提出的新黏结强度计算公式计算结果与试验结果吻合程度较高,但其适用性需要进一步验证。     

混凝土中水泥浆体与骨料界面过渡区的形成和改进综述

界面过渡区是水泥浆与骨料之间的薄层部分,具有孔隙率高、氢氧化钙晶体富集和定向排列等特点。其形成机理主要包括边壁效应、微区泌水效应、离子迁移和成核效应、单边生长效应、絮凝成团效应及脱水收缩效应。各种效应协同作用,导致界面过渡区成为混凝土最薄弱的环节。提高界面过渡区的粘结性能有利于改善混凝土的力学性能和耐久性。本文综述了常用的界面过渡区改进方法,即掺加矿物掺合料和纳米材料、改性骨料、生物矿化以及二氧化碳养护等,并比较了不同改进方法的优缺点,可为界面过渡区的形成机理和改进方法的研究及其在实际工程中的应用提供参考。     

基于CFD模拟的新拌混凝土泵送压力损失预测

混凝土泵送技术在土木工程中的应用越来越普遍,但是泵送压力的预测长期缺乏有效的技术手段,工程应用中依赖大型盘管实验,消耗大量人力物力。本工作通过计算流体动力学(CFD)模拟研究了混凝土流变参数对混凝土泵送压力损失的影响,并将模拟结果与实验值进行对比,结果表明,SST·k-ω湍流模型能够针对混凝土材料的特性,准确预测混凝土泵送压力损失,粘度是影响泵压损失的主要因素,单位长度的泵压损失与粘度成正比,粘度越大,混凝土由于剪切作用受到的阻力越大,导致泵压损失增大;泵压损失随着屈服应力的增大而减小,且在混凝土屈服应力小于150 Pa时,随着屈服应力的增大,泵压损失降低程度更显著,当屈服应力大于150 Pa时,屈服应力对泵压损失的影响不明显。此外,研究了混凝土流变参数对泵压损失的影响机理,结果表明,混凝土流变参数是影响泵压损失的主要因素,新拌混凝土屈服应力增大,则泵管中剪切层的厚度减小,从而降低泵管中单位长度的泵压损失;新拌混凝土粘度增大,则泵管中由于剪切作用造成的阻力增大,进而增大泵管中单位长度的泵压损失。     

短切纤维及预应力对玄武岩织物增强水泥基复合材料拉伸力学性能的影响

通过静态拉伸试验研究不同体积掺量的短切碳纤维、钢纤维、耐碱玻璃纤维及预应力对5层玄武岩织物增强水泥基复合材料(BTRC)拉伸性能的影响。试验结果表明:短切碳纤维、玻璃纤维可以提高基体和BTRC的开裂强度,且开裂强度随着碳纤维掺量的增加而增加;预应力使基体产生预压力,明显提高其开裂强度。短切纤维及预应力都显著提高BTRC的峰值荷载和韧性,但峰值应变基本不变;峰值荷载和韧性随着钢纤维掺量的增加而增加,体积分数为1.5vol%掺量时达到最大值;随着碳纤维掺量增加,峰值荷载和韧性先增加后减小,体积分数为1.0vol%掺量时最大。施加预应力且掺入短切碳纤维或钢纤维时,短切纤维增强的基体可以更好地承受张拉力释放后纤维束径向变形引起的环向应力,进一步提高了织物与基体界面的挤压作用力及摩擦力,从而增强效果最明显,峰值荷载分别增加50.4%和58.9%,韧性分别增加84.7%和79.5%。BTRC材料掺入短切玻璃纤维、钢纤维及施加预应力均可以增加其受力后的裂缝条数,减小裂缝间距和裂缝宽度。