再生混凝土配制与力学性能研究

在城市建设过程中,废弃混凝土是普遍存在的固体废弃物,而利用废弃混凝土再加工应用于实际工程当中是一种绿色环保有效回收利用方式。该文通过由废弃混凝土制备的粗骨料部分替代天然粗骨料,制作再生混凝土试件,按照普通混凝土力学性能试验方法标准进行测试,通过相关力学性能试验,并对试验的结果进行分析总结,对于实际工程的再生混凝土的应用提供参考。     

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。     

再生混凝土动态直接拉伸的试验研究

利用大直径(75 mm)分离式霍普金森拉杆(SHTB),对再生粗骨料取代率分别为0%、25%、50%、75%和100%的5组圆柱体再生混凝土试样进行应变率范围为100~102s-1的动态直接拉伸实验,研究再生混凝土的动态直接拉伸力学性能及其破坏形态。试验结果表明,再生混凝土的抗拉强度随平均应变率的增加而增大,而再生混凝土的破坏形态与平均应变率有关,这表明再生混凝土具有明显的率敏感性。在相同水灰比下,再生混凝土准静态拉伸强度比普通混凝土低1.3%~15.9%,动态拉伸强度比普通混凝土低1.7%~29%,此研究为再生混凝土的工程应用提供一定的理论依据。     

再生微粉—再生骨料混凝土力学性能及微观结构研究

针对大量建筑垃圾处理困难和砂石等自然资源日趋枯竭的矛盾,利用从建筑拆除垃圾中回收的再生骨料(RA)和再生微粉(RP)协同制备了再生骨料-微粉混凝土(RAPC)。分析了再生微粉的矿物组成、微观形貌以及RAPC的抗压强度、劈裂抗拉强度和孔隙特征。研究表明,不同取代率的RA和RP对于RAPC的孔隙结构和力学性能都产生了不同的影响。在相同的RP取代率下,30%的RA发挥了内养护作用,使得RAPC的立方体抗压强度和劈裂抗拉强度达到峰值。在相同RA取代率下,RAPC的抗压强度及劈裂抗拉强度在RP取代率为15%时达到最大值,这是由于RP具有潜在的火山灰活性,与RAPC中的水化产物发生了二次水化反应。不同RA和RP取代率的RAPC的破坏形态有明显区别。通过压汞(MIP)试验研究了RAPC的微观孔隙特征,验证了以上的试验结果。     

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。     

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。     

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。     

再生粗骨料含水状态对混凝土性能产生的影响分析

该文分析了再生粗骨料含水状态给混凝土流变性带来的影响,为了证实结论是否正确,进行早期力学性能与耐久性能的测试。最终结果表示：新拌混凝土的流变性能极易受到再生粗骨料含水量的影响。虽然含水量无法对混凝土的动态屈服应力产生较大干扰,但会明显干扰整体材料的塑性黏度与静态屈服应力。除此之外,对比不同的含水状态中,对混凝土抗压强干扰最不明显的是气干状态,该文对混凝土性能在不同再生骨料含水状态下的变化做出进一步分析,从而为类似项目提供参考。     

再生混凝土力学性能的研究进展

再生混凝土的应用,不仅能够解决废弃混凝土处理问题;又能降低因资源过度开采所引起的生态环境破坏,因而具有广阔的发展前景。相比于普通混凝土,再生混凝土的抗压强度、弹性模量以及抗疲劳性能较低,主要与再生骨料多方面因素的影响有关。对近年来再生混凝土力学性能相关研究进展进行了综述,再生骨料总吸水率是降低抗压强度的主要原因,疲劳性能则主要与再生骨料取代率和附着砂浆含量有关。在再生混凝土中掺加矿物掺合料能够改善新、旧双界面从而提高抗压强度和劈裂抗拉强度,掌握多个因素的影响和作用对再生骨料和再生混凝土进一步研究和应用具有重要意义。     

砖混再生粗骨料及其在混凝土中的研究与应用进展

随着我国城市化进程的加速以及人们居住水平的不断改善,20世纪60年代至80年代建设的大量砖混结构建筑物面临拆除,这些砖混结构物拆除后经破碎加工而成的粗骨料中含有大量碎砖、碎瓦和低强度的混凝土,简称砖混再生粗骨料（Mixed recycled coarse aggregate,MRCA）。MRCA的高值利用是建筑固废资源化利用的研究热点。MRCA具有吸水性高、压碎指标高、空隙率高以及密度低“三高一低”的物理特性。MRCA具有较大的棱角度、表面粗糙度和分形维数,较小的圆度等颗粒形态特征。MRCA混凝土破坏主要由低强度的碎砖骨料破坏及再生粗骨料与水泥砂浆界面过渡区粘结破坏导致。采用物理和化学方法对MRCA进行强化,并通过适合的配合比设计方法和制备技术可以改善MRCA混凝土性能。再生砖骨料占比是影响MRCA混凝土工作性能、力学强度及耐久性的重要参数之一。相关学者研究了再生砖骨料含量对MRCA混凝土工作性能、力学强度及耐久性能的影响规律,并基于应力应变关系和再生砖骨料的含量提出了MRCA混凝土损伤本构关系模型,探讨了MRCA混凝土的损伤演变规律。另一些学者测试了MRCA混凝土制备的梁、板和柱等构...     

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。     

再生混凝土变形性能的研究进展

再生混凝土的变形性能主要包括化学收缩、干湿变形、温度变形、短期荷载下的变形和长期荷载下的变形(即徐变)等。通过查阅相关文献资料,总结了国内外有关再生混凝土的研究成果,对其变形性能进行深入分析,揭示其变形性能的影响规律,以期对再生混凝土的变形性能有更为全面的认识和把握,从而全面发展再生混凝土在建筑工程上的应用。     

再生混凝土技术与发展研究

总结了再生混凝土的技术发展,主要包括再生混凝土的配合比设计、结构性能、界面特征、改善措施。结果表明,废弃混凝土的再生利用是可行的,可以用于土木工程的非承重构件和某些承重构件中。最后,结合国家的可持续发展战略,提出了再生混凝土技术开发需要进一步研究的问题。     

废弃混凝土再生利用技术的研究进展

废弃混凝土再生利用对于保护环境、减少资源与能源浪费以及实现可持续发展具有重要意义。从混凝土再生骨料对混凝土性能的影响、混凝土再生骨料的应用、提高再生混凝土性能的方法3个方面介绍了目前国内外废弃混凝土再生利用技术的研究现状。指出除了进一步加大相关试验及基础理论研究外,国家以及相关机构还应在政策、资金等方面进行支持,并建立废弃混凝土再利用的具体实施标准、规范等,最终实现废弃混凝土"零排放"。     

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.     

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。     

聚合物再生混凝土力学性能研究

本文设计并完成了不同聚合物不同用量的再生混凝土,制备了掺入量为7%、14%、21%、28%丁苯胶乳再生混凝土、再生橡胶粉再生混凝土和普通混凝土试块,进行了立方体抗压强度和阻尼性能相关试验,并以普通混凝土作为基准进行对比分析试验,结果表明:聚合物再生混凝土立方体抗压强度破坏过程和破坏形态与普通混凝土基本一致;在水胶比、砂率和单位体积材料用量不变的情况下,聚合物再生混凝土立方体抗压强度低于普通混凝土,阻尼性能则高于普通混凝土,抗压强度与阻尼性成反比关系。     

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。