粉煤灰-矿渣再生混凝土抗压强度及尺寸效应研究

以粉煤灰和矿渣掺入方式和掺量为变量,设计24组C30再生粗骨料混凝土,对再生混凝土的抗压强度进行了研究。试验结果表明,粉煤灰或矿渣单掺时,再生混凝土的抗压强度随矿物掺料的掺量增加呈现先上升后下降趋势,同等掺量下矿渣单掺优于粉煤灰单掺;双掺时保持粉煤灰或矿渣掺量20%不变,再生混凝土立方体和轴心抗压强度随另一种微细矿物掺量的增加同样呈现先上升后下降趋势,双掺较单掺方式对再生混凝土抗压强度的提升效果更佳,且再生混凝土的抗压强度存在明显的尺寸效应。单掺粉煤灰或矿渣时再生混凝土轴心抗压强度和立方体抗压强度换算系数随其掺量增加而增大,双掺则稳定保持在0.85±0.02。此外,论文还建立了不同微细矿物掺料条件下再生混凝土抗压强度换算系数的修正公式,验证结果表明公式预测误差较小。建议实际工程再生混凝土配制采用粉煤灰和矿渣双掺方式,且掺量控制在25%以内。     

多因素对再生混凝土力学性能及抗冻性的影响

为研究不同因素、不同水平对再生混凝土力学性能的作用。该文通过正交试验研究钢纤维掺量、再生粗骨料掺量和粉煤灰掺量对再生混凝土力学性能(抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度)的影响,确定各因素对再生混凝土力学性能的影响程度,并加以量化表征,并提出多因素共同作用下再生混凝土力学性能的多元非线性回归模型且进行验证。在此基础上,该文进一步研究再生混凝土的抗冻性。结果表明:再生混凝土的力学性能随钢纤维掺量的增加而提高;随粉煤灰掺量增加而降低;再生粗骨料掺量对再生混凝土的力学性能影响较小。钢纤维的掺入可提高再生粗骨料的掺量。再生混凝土力学性能的实测值与通过建立的回归模型得到的计算值的最大误差在6.5%以内。此外,钢纤维的掺入和减少再生粗骨料的掺量均可以提高再生混凝土的抗冻性。     

不同方法测试的超高性能混凝土抗拉强度

通过16组不同钢纤维掺量超高性能混凝土(UHPC)轴心抗拉强度、抗折强度和劈裂抗拉强度的试验,并结合各单位试验数据的统计分析,开展不同试验方法下UHPC抗拉强度的研究。结果表明,不同UHPC抗拉强度均随钢纤维掺量的增加而提高,但强度提高幅度各不相同,其中劈拉强度增幅较大;相同钢纤维掺量时,UHPC的抗折强度和劈拉强度相近,且远大于轴拉强度。UHPC轴拉强度和抗折强度的比值与钢纤维混凝土和普通混凝土的抗拉强度之间的比值较接近,而劈拉强度相关的其他2个比值则相差较大。建议以抗折强度试验作为工程实践中UHPC抗拉强度的间接测试方法。     

钢纤维橡胶再生混凝土的抗冻性试验

为使废弃混凝土和再生橡胶在北方地区混凝土工程中得以应用,采用正交试验法研究再生粗骨料掺量、再生粗骨料强化方式、钢纤维掺量与橡胶掺量对钢纤维橡胶再生混凝土(C45)立方体抗压强度和抗冻性的影响规律。利用扫描电镜和螺旋CT扫描技术研究了钢纤维橡胶再生混凝土的宏观和细观结构及其对抗冻性能的影响机理。结果表明:橡胶颗粒掺量是影响再生混凝土含气量、抗压强度和相对动弹模量的重要因素,再生粗骨料掺量是影响相对动弹模量和强度损失率的次要因素,钢纤维掺量对混凝土抗压强度增强作用较小,粗骨料强化方式对混凝土性能影响不大;橡胶颗粒与砂浆界面的裂缝宽度在5~55μm之间,二者之间的相容性较差;当橡胶颗粒掺量(与砂的体积比)大于20%后,随橡胶颗粒掺量增大,混凝土内部孔洞数目增多,钢纤维橡胶再生混凝土抗压强度降低、抗冻性减弱。     

再生粉体对干混砌筑砂浆性能的影响

掺加一定量的再生粉体对细骨料分别为机制砂和再生砂的干混砌筑砂浆进行改性,研究不同掺量的再生粉体对干混砌筑砂浆基本性能、力学性能及抗冻性能的影响。结果表明:随着再生粉体掺量的增加,砂浆的各项性能均有所降低,且对2种不同细骨料的砂浆影响基本一致;掺加再生粉体的质量分数为30%的砂浆抗压强度相比未掺加再生粉体的抗压强度最大降低幅度为44.2%;再生粉体对干混砌筑砂浆抗冻性能的影响较为明显,且最大掺量不宜超过10%,细骨料为机制砂的砂浆可采用1∶3和1∶4的胶砂质量比,而细骨料为再生砂的砂浆宜选用1∶3的胶砂质量比。     

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。     

纳米SiO2-橡胶粉再生混凝土力学性能试验研究及数值模拟

以质量取代法研究纳米SiO2(取代水泥)和橡胶粉(取代河砂)对再生混凝土28 d抗压强度、抗折强度和劈裂抗拉强度的影响,并通过MAT-LAB软件建立了二维随机骨料投放程序,采用ABAQUS软件对再生混凝土单轴受压力学性能进行了数值模拟分析.结果表明:单掺橡胶粉时,随着橡胶粉掺量增加,再生混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度呈先增大后减小的趋势;当橡胶粉掺量恒定时,再生混凝土抗压、劈裂抗拉和抗折强度随着纳米SiO2掺量增加而增大.与未掺SiO2组相比,纳米SiO2掺量为1.5％(质量分数,下同)的再生混凝土28 d抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度分别提高了13.3％、22.8％、21％.基准组(纳米SiO2和橡胶掺量为0)和试验组(1.5％纳米SiO2和5％橡胶)单轴受压试验模拟结果与真实试验结果的误差较小,表明数值模拟分析所得的计算值与试验值吻合良好.     

混杂纤维再生砖骨料混凝土正交试验及卷积神经网络预测分析

利用正交试验研究了再生骨料比例、混杂纤维比例以及减水剂掺量三个因素对混杂纤维再生砖骨料混凝土力学性能敏感性的影响,并利用卷积神经网络(CNN)对试验结果进行了预测分析和变参数扩展分析.结果表明:再生砖骨料(RBA)与再生混凝土骨料(RCA)的比例对混杂纤维再生砖骨料混凝土的抗压强度及劈裂抗拉强度的影响最大,其次是减水剂掺量,最后是玻璃纤维(GF)与聚丙烯纤维(PF)的比例.抗压强度及劈裂抗拉强度随着RBA与RCA的比例的减小而增大,随着减水剂掺量的增大而减小.本工作建立的CNN模型具有较高的预测精度,并且可以用于试验结果的变参数扩展分析.     

稻草纤维在轻骨料混凝土中的增韧性能及劈裂抗拉强度预测模型

混凝土强度等级越高,脆性越大,此类问题在轻骨料混凝土中更为突出。采用钢纤维、碳纤维、聚丙烯纤维等对其进行增韧,虽能取得一定效果,但对工程造价和环境的影响较显著。基于植物纤维具有来源广泛、环境友好等特点,以粉煤灰陶粒混凝土为例,探寻了稻草纤维掺量、形状、长度和粉煤灰掺量对其力学性能的影响;基于界面过渡区理论,从轻骨料混凝土拉压比、抗冲击强度角度分析了稻草纤维的增韧效果。结果表明:拉压比随纤维掺量的增加而增加,随纤维长度、粉煤灰掺量的增加而减小;纤维改性后拉压比虽出现了降低,但仍高于无纤维组;稻草纤维提高拉压比的效果与其他纤维相近,且改性后提高抗冲击强度效果显著。基于回归分析,提出了混凝土劈裂抗拉强度预测模型,验证结果表明:该模型预测值与文献试验值相对误差在7%以内;混凝土强度等级越高,预测结果越准确,该模型可用于纤维轻骨料混凝土、高性能混凝土劈裂抗拉强度的预测。     

冻融循环作用下玄武岩纤维-矿渣粉-粉煤灰混凝土压拉强度试验与细观结构

对玄武岩纤维-矿渣粉-粉煤灰混凝土(BF-SP-FAC)进行了单轴抗压试验、劈裂抗拉试验、冻融循环试验、气孔结构测试试验和SEM分析。研究了不同冻融次数下BF-SP-FAC冻融损伤量、抗压强度、抗拉强度的变化,分析了气孔结构参数(含气量、气孔比表面积、气泡间距系数和气泡平均弦长)与BF-SP-FAC抗压强度、抗拉强度、冻融损伤量的关系,运用灰关联熵分析法讨论了BF-SP-FAC气孔结构参数对抗压强度、抗拉强度、冻融损伤量影响的主次关系。结果表明:相同冻融次数下,与其他纤维掺量相比,玄武岩纤维掺量为0.18vol%时,BF-SP-FAC抗冻性能较好,抗压强度和抗拉强度最高;在相同玄武岩纤维掺量下,随含气量、气泡间距系数、气泡平均弦长的增大,BF-SP-FAC抗压强度和抗拉强度减小,而冻融损伤量增大;随气孔比表面积的增加,BF-SP-FAC抗压强度和抗拉强度增大,而冻融损伤量减小。气孔比表面积是影响BF-SP-FAC强度的最主要因素,而气泡平均弦长是影响BF-SP-FAC冻融损伤量的主要因素,最小灰熵关联度分别为0.998和0.993。气孔结构参数与强度、冻融损伤关系的建立,可预估混凝土的强度与冻融损伤。