再生骨料混凝土性能的研究

对比从不同强度等级原生混凝土得到的再生粗骨料的物理力学性质,并以工程实际配合比为基础,研究再生骨料取代率对新拌混凝土的工作性、力学强度和抗渗性的影响。结果表明:再生粗骨料的物理力学性能差于天然粗骨料的,原生混凝土的强度越高,其再生骨料的性能越好;再生骨料取代率越大,新拌混凝土的坍落度越小,流动性越差,但是保水性和粘聚性越好;再生骨料混凝土的力学强度和抗渗性均优于原生混凝土的。     

再生粗骨料混凝土应力-应变关系

再生粗骨料混凝土应力-应变关系是实现其材料到结构力学分析的桥梁纽带,成为再生粗骨料混凝土结构基础理论的基石。介绍了作者团队多年来在再生粗骨料混凝土应力-应变关系方面取得的研究进展：采用模型化再生粗骨料方法,研究了复杂界面过渡区对再生粗骨料混凝土破坏行为的影响,揭示了再生粗骨料混凝土细观损伤本质与演化机理;从静力作用到动力作用,系统地开展了不同工况下再生粗骨料混凝土应力-应变行为试验研究,探明了载荷条件对再生粗骨料混凝土应力与变形的影响规律并建立了相适应的力学与数学模型;进一步考虑再生粗骨料性能时空变异性,发现了再生粗骨料混凝土力学响应的概率分布特征,提出了再生粗骨料混凝土随机损伤本构关系;基于获得的本构模型,完成了再生粗骨料混凝土构件时变可靠度分析和结构动力非线性分析,为再生粗骨料混凝土在实际工程中的安全应用提供了理论支撑;提炼了相关研究结论并对未来研究工作进行了展望。     

再生砖骨料混凝土力学性能及破坏机理研究

以8种设计配合比的再生砖骨料次轻混凝土为研究对象,以水灰比、最大骨料尺寸和粗骨料种类为试验参数,开展了混凝土干密度、立方体抗压强度和劈裂抗拉强度试验研究,重点分析了骨料界面特征与再生砖骨料混凝土的破坏机理.结果表明:使用再生粘土砖骨料制备的次轻混凝土28 d抗压强度可达36 MPa,干密度不大于2200 kg/m3,能够减轻自重8％～16％;随着水灰比和取代率的降低,混凝土抗压和劈裂抗拉强度均呈显著增加的趋势;最大骨料尺寸对混凝土抗压和劈裂抗拉强度的影响较小;拟合所得混凝土干密度与力学性能换算公式的相关性较好;砖骨料-砂浆界面过渡区微观结构较为密实,混凝土界面性能得到增强;界面过渡区性能和砖骨料强度是影响再生砖骨料混凝土力学性能的两个关键因素,且砖骨料强度是其中最主要的因素.综合考虑,使用再生粘土砖骨料制备次轻混凝土具有良好的经济性和广阔的工程应用前景.     

再生粗骨料硅烷浸渍处理对混凝土介质传输性能的影响

由于残余砂浆的存在,再生粗骨料的物理力学指标远不及天然骨料,致使再生混凝土力学和耐久性能较差;此外,水分及有害离子侵入混凝土内部是引起混凝土材料性能劣化的主要原因。本试验用质量分数为8wt%的硅烷乳液浸渍强化再生粗骨料,通过抗压强度、毛细吸水和抗氯离子侵蚀试验对硅烷浸渍前后不同骨料质量取代率(0%、30%、50%)的再生混凝土介质传输性能进行了研究,最后利用SEM对再生混凝土内部的微观结构进行分析。试验结果表明,硅烷浸渍处理再生粗骨料的吸水率显著降低,由其制备的混凝土强度稍有所下降;再生混凝土毛细累积吸水量明显减少,且抗氯盐侵蚀性能显著提高,其中骨料质量取代率为50%的再生混凝土浸渍处理后氯离子扩散系数降低了37.5%。研究表明,硅烷浸渍处理再生粗骨料是提高再生混凝土耐久性的有效途径。      

基于需水量比和强度比的再生粗骨料分类方法

我国尚无再生骨料的技术标准,因此,研究再生粗骨料分类方法、制定再生粗骨料的技术标准,对于推动再生混凝土产业化具有重要意义.通过对再生粗骨料与普通粗骨料制备的混凝土工作性和强度的试验研究,首次提出了需水量比和强度比的概念,并给出了相应的试验方法.结果表明,需水量比和强度比两项指标能够很好地反映再生粗骨料与普通粗骨料之间的性能差异.基于上述指标,可将再生粗骨料分成3个等级,以保证再生混凝土满足在不同领域应用的性能要求.     

全再生细骨料的制备及其对混凝土性能影响的试验研究

传统再生细骨料的需水量大、强度低,较难利用。将废弃混凝土全部破碎成细骨料的全再生细骨料技术能够有效提高再生细骨料的性能。在前期研究的基础上,进行了全再生细骨料的制备及其对混凝土性能影响的研究。研究结果表明,全再生细骨料的制备应包括破碎、筛分和整形工艺;全再生细骨料中小于0.075和0.15mm的细粉对其强度性能有利,不宜去除;考虑到其细粉组成包括石粉,其微粉含量限值可较现有标准有所提高。全再生细骨料相对于传统再生细骨料在性能上有很大改善,胶砂需水量小且强度高,以其配制的C30和C50混凝土性能明显优于传统再生细骨料。全再生细骨料的胶砂需水量等性能仍不如机制砂和河砂,但其胶砂强度却高于机制砂和河砂;以其配制的混凝土抗压强度(特别是高水胶比时)明显高于河砂和机制砂混凝土,但工作性能略低。综合来看,全再生细骨料能够全取代河砂和机制砂用于制备C30和C50混凝土。     

高强再生骨料混凝土的配制及性能研究

采用再生粗骨料配制强度在50MPa或更大的高强再生骨料混凝土,并对其变形能力和耐久性进行测定,为高强再生骨料混凝土在工程上的应用提供理论和实验基础。通过一系列的抗压实验确定再生粗骨料的强度极限,并通过对水灰比的调整,使配制的高强再生骨料混凝土在强度上达到设计值,并以再生粗骨料取代率为0、30%、50%、80%和100%的高强再生骨料混凝土为研究对象进行实验。当再生粗骨料取代率为30%时,对再生混凝土的强度影响不大;之后混凝土强度随再生骨料的增加而降低。高强再生骨料混凝土与天然混凝土在耐久性上具有相似的性能,可以将高强再生混凝土应用于工程中。     

橡胶再生粗骨料混凝土的性能试验研究

为研究橡胶再生粗骨料混凝土的力学性能和疲劳性能,该文采用不同配合比橡胶再生粗骨料混凝土,进行了力学性能和疲劳性能试验。结果表明：1）再生粗骨料混凝土的抗压强度比普通混凝土提高了9.8%,但抗折强度比普通混凝土低,其弹性模量略有下降。2）再生粗骨料混凝土的基本力学性能随废弃橡胶颗粒的掺入有较显著的下降,折压比随之增加,峰值挠度、峰值应变和极限应变在一定范围内随橡胶颗粒含量的增加而增加。3）当橡胶颗粒掺量为20%时,橡胶再生粗骨料混凝土的极限应变是无橡胶再生粗骨料混凝土的3.46倍,同时显著增强了混凝土的疲劳寿命。     

钢纤维再生粗骨料混凝土受压声发射特性与损伤演化

为了探究钢纤维掺量(体积率0、0.8%、1.5%)对C30再生粗骨料混凝土(质量分数取代率0、100%)基本力学性能的影响，结合声发射特征参数和应力-应变曲线来描述钢纤维再生粗骨料混凝土在轴心受压过程中的损伤演化规律。试验结果表明，通过对声发射损伤定位、撞击计数与能量计数分析，可实现钢纤维再生粗骨料混凝土轴心受压破坏从累计损伤到微裂缝演变，再到宏观裂缝扩展的全过程动态监测，不同钢纤维掺量再生粗骨料混凝土与普通混凝土试件在加载过程中损伤点的密集集中位置与试件最终破坏位置相符；基于声发射累计撞击计数建立的混凝土损伤模型可用于分析钢纤维再生粗骨料混凝土的损伤演化规律。     

砂率对高强再生混凝土的力学及干燥收缩性能影响研究

再生混凝土的综合利用可缓解矿石资源压力,实现低碳循环可持续经济。该研究采用砂率（34%,36%,38%,40%）和再生骨料替代率（0,30%,50%）为控制变量,以抗压强度、抗拉强度、抗折强度及干燥收缩变形为指标,详细探讨砂率和再生骨料替代率对高强再生混凝土的性能影响规律。研究表明：高强再生混凝土的力学强度均随着再生粗骨料的增加而逐渐降低,适量的砂率会产生高强度的再生混凝土坍落度,可以提升再生混凝土的密实度,脆性和塑性变形能力,并提高其力学强度。高强度再生混凝土的干缩率变化率在90 d后逐渐趋于稳定,砂率和干缩率的变化呈良好的线性关系。增加砂的比例能在一定程度上降低再生粗骨料对高强度再生混凝土干缩的影响。     

再生砖骨料混凝土力学性能劣化规律试验研究

为研究再生砖骨料混凝土在不同掺量和不同冻融循环次数下的力学性能变化。通过以红砖粗骨料掺量,钢纤维掺量,冻融循环次数为变量进行试验,研究以上因素对再生砖骨料混凝土力学性能的影响,并通过有限元软件建立有限元模型进行拟合分析。试验结果表明：随着红砖骨料取代率的增加,混凝土试件的立方体抗压强度逐渐降低,且当钢纤维掺量为1%时,再生混凝土试件的立方体抗压强度提高最为显著。抗冻性能方面,随着冻融循环次数的增加,再生混凝土试件的质量损失逐渐提高,且抗压强度逐渐下降。当冻融循环次数在50次以上时,试件强度的降幅趋于平缓。     

再生粗骨料的形态及缺陷对再生混凝土干燥收缩和力学性能的影响

本工作分析了三种不同工艺制备的再生粗骨料的形态、附着砂浆及界面区显微硬度,研究了骨料形态和缺陷对其干燥收缩和力学性能的影响,最后结合骨料的释水效应、显微硬度和断裂形态,探讨了不同工艺制备的再生骨料引起的缺陷差异及其对再生混凝土干燥收缩和力学性能的影响机理.结果表明:相对颚式破碎,反击式破碎制备的骨料的粒形较好,针片状较少,骨料表面附着的水泥浆体显著减少,采用圆盘整形工艺则可以进一步提高颗粒的粒形,减少骨料表面附着的砂浆.再生骨料中含有的砂浆导致其吸水率较高,具有一定的内养护作用,能够降低其早期收缩,但后期水分的蒸发仍会导致再生混凝土的干缩增大.反击式破碎制备的再生骨料(RA-C1)界面显微硬度高于颚式破碎制备的再生骨料(RA-E),且以其制备的混凝土的强度也大于RA-E组;反击式破碎+整形制备的再生骨料(RA-C2)虽然界面性能最好,但由于骨料强度不高导致其力学性能相对较低.     

再生骨料高强混凝土材料的制备及性能研究

以精细再生骨料置换精细天然骨料为原料制备混凝土,设计制备精细再生骨料与精细天然骨料不同的置换比、水/水泥(W/C)不同混合比的混凝土标本,并评价其可加工性、密度、抗压强度及导电率等性能。结果表明,水/水泥比率、精细再生骨料对精细天然骨料的置换量率对混凝土标本的加工性没有影响,均可满足混泥土塌落度的要求;而在水/水泥比率为W/C=0.35,精细再生骨料与精细天然骨料的置换比为50%时,A50混凝土标本的密度较高,抗压强度达到61.34 MPa,电阻率达到14.08 kΩ·cm,满足高强度混凝土强度标准。由此可知,精细再生骨料置换比的最佳比例为50%左右,此比例不会影响混凝土标本的物理、机械性能和耐久性,制得的混凝土性能最优。     

直剪状态下再生混凝土的变形性能及损伤分析

为研究再生混凝土直剪状态下的变形性能与损伤演变规律,以再生粗骨料取代率为变化参数,设计了33个再生混凝土试件进行直剪试验.试验观察了再生混凝土直剪荷载作用下的破坏形态,获取了再生混凝土直剪破坏全过程剪力-位移曲线,深入分析了精细化取代率对再生混凝土剪切模量、延性变形、能量耗散、损伤演变等性能的影响规律.结果表明:随着取代率的增加,再生混凝土的剪切模量减小,延性变形和能量耗散增加;取代率对损伤速率和损伤全过程曲线的影响不大,但对初始损伤时间有一定影响.基于抗剪强度试验结果,提出再生混凝土剪力-位移全曲线方程与再生混凝土损伤本构方程,所得计算结果与试验结果拟合较好.     

动态响应下海水海洋骨料混凝土受压应力‑应变本构关系研究EI北大核心CSCD

为了构建海水海洋骨料混凝土在高应变率下的受压应力⁃应变本构关系,以海水海砂碎石骨料混凝土和海水海砂珊瑚骨料混凝土为研究对象,采用大直径霍普金森压杆试验装置开展了两类混凝土动态力学性能的测试,并通过静态力学性能试验得到各自混凝土动态力学性能比较的参考基准。基于静动态受压性能试验结果,获取了海水海洋骨料混凝土破坏模式与特征、应力⁃应变关系曲线、峰值应力和峰值应变、受压强度的动态放大系数(DIF),并深入分析应变率和混凝土类型对单一性能指标的影响。研究结果表明:海水海砂碎石骨料混凝土的破坏面在于碎石与水泥浆体的界面区,而海水海砂珊瑚骨料混凝土的破坏表现为珊瑚的剪切断裂;海水海洋骨料混凝土的静动态受压过程相似,其应力⁃应变关系曲线基本经历了弹性阶段、塑性发展阶段以及全塑性破坏阶段;应变率效应对提高海水海洋骨料混凝土动态受压力学性能具有显著影响,其中珊瑚作为粗骨料比碎石粗骨料具有更高的应变率敏感性。通过数值回归分析,构建了以应变率为自变量的海水海洋骨料混凝土受压强度DIF预测模型。以《混凝土结构设计规范》提供的分段式数学方程为基础,采用数值反演法建立了海水海洋骨料混凝土静动态应力⁃应变统一本构方程。     

物理化学强化对再生混凝土抗氯离子渗透性能的影响

废弃混凝土经简单破碎、一次颗粒整形和二次颗粒整形后分别制得Ⅱ类再生粗骨料、准类再生粗骨Ⅰ料和Ⅰ类再生粗骨料,将三类再生粗骨料在浓度6%的有机硅烷防水剂中进行24h化学浸渍处理,得到三类物理化学强化再生粗骨料。分别研究不同品质物理化学强化再生粗骨料和不同取代率(取代率:0%、25%、50%、75%、100%)取代天然骨料对再生混凝土的抗氯离子渗透性能的影响。结果显示:再生粗骨料混凝土抗氯离子性能为:化学强化二次颗粒整形再生粗骨料混凝土化学强化一次颗粒整形再生粗骨料混凝土化学强化简单破碎再生粗骨料混凝土,且均优于普通混凝土;三类化学强化再生粗骨料混凝土的氯离子迁移系数均随着取代率的增大而减小。     

钢渣粗骨料混凝土单轴受压应力-应变关系试验研究

为探究钢渣粗骨料混凝土稳定性及其应力-应变关系全曲线,该文对包头某钢铁公司的钢渣粗骨料进行了浸水膨胀率试验及压蒸粉化率试验并测其f-CaO含量;完成了6组不同钢渣替代率下的立方体抗压试验及棱柱体单轴受压试验,分析其破坏形态及受力变形特征,建立钢渣粗骨料混凝土本构关系模型。研究表明:该文所选钢渣的f-CaO含量、浸水膨胀率、压蒸粉化率均符合现行规范规定,稳定性良好;钢渣粗骨料混凝土单轴抗压强度随钢渣掺量的增加而提高,并高于普通混凝土抗压强度,破坏呈现的脆性特征也更为显著;钢渣粗骨料混凝土棱柱体抗压强度与立方体抗压强度的比值相较于普通混凝土更高。根据过镇海本构模型及Wee模型,并引入钢渣粗骨料含量的修正系数,对钢渣粗骨料混凝土应力-应变关系采用分段式表达。该文提出应力-应变模型与试验结果拟合程度较好,可以更加全面的描述钢渣粗骨料混凝土的单轴受压力学行为。     

不同取代率下再生混凝土的抗冻融性能试验

采用快冻法对9种再生混凝土进行了冻融循环试验。分析了经受100次冻融循环后不同取代率下再生粗骨料和再生细骨料对混凝土立方体抗压强度的影响;研究了每25次冻融循环后再生混凝土的棱柱体质量损失率和相对动弹性模量的变化;比较了100次冻融循环作用对不同取代率下再生混凝土抗压承载力的影响。结果表明,再生混凝土抗冻融性能有所下降,且降低幅度随再生骨料取代率的增加而加剧;100次冻融循环后,再生粗骨料取代率为50%,细骨料为天然骨料的再生混凝土,其质量损失率、相对动弹性模量衰减幅度和抗压承载力损失率均与普通混凝土接近,建议再生粗骨料掺量不高于50%的再生混凝土可在寒冷地区推广应用。     

骨料粒径对混凝土动态拉伸强度及尺寸效应影响分析

骨料粒径是影响混凝土力学性能及破坏机理的重要因素。从细观角度出发,将混凝土看作由骨料颗粒、砂浆基质及界面过渡区组成的三相复合材料,考虑细观组分的应变率效应,建立了混凝土动态拉伸破坏行为研究的细观力学分析模型,模拟研究了不同骨料粒径下混凝土动态拉伸破坏行为,并揭示了动态拉伸强度的尺寸效应规律。研究表明:低应变率下骨料不发生破坏,骨料粒径对混凝土动态拉伸破坏模式及拉伸强度影响显著,且拉伸强度的尺寸效应随骨料粒径的减小而削弱;高应变率下裂缝将贯穿骨料,骨料粒径的大小对混凝土动态拉伸强度及尺寸效应影响可忽略。最后,结合应变率效应的影响机制,建立了混凝土拉伸强度的"静动态统一"尺寸效应理论公式,该公式可以较好描述各骨料粒径下混凝土动态拉伸强度与试件尺寸的定量关系。     

再生粗骨料混凝土的基本性能初探

根据近年来国内对外再生粗骨料混凝土性能的研究成果,通过对再生粗骨料混凝土的性能与普通混凝土进行对比分析,总结出再生粗骨料混凝土基本力学性能、耐久性及和易性的特点,并提出了改善这些性能的方法。