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。     

再生粗骨料含量对钢管再生混凝土粘结强度及失效性态的影响研究

为了探究再生粗骨料取代率对钢管与再生混凝土界面粘结强度及破坏机理的影响, 设计15个圆钢管再生混凝土和9个方钢管再生混凝土短柱试件, 以混凝土强度等级和长径比为变化参数分组进行取代率的影响分析. 通过推出试验, 获取荷载-滑移曲线的特征点参数, 回归得到极限粘结强度的计算公式. 从界面耗能、粘结抗剪刚度、损伤等角度分析了取代率对其内在失效机理的影响. 研究结果表明:极限粘结强度拟合公式计算值与试验实测值吻合较好;再生粗骨料取代率变化对钢管再生混凝土接触界面粘结失效过程的耗能能力影响不大;而界面弹性粘结剪切刚度却随着取代率的增加而降低;剪切刚度退化速度则相反, 随着取代率的增加而加快;再生粗骨料粘附的水泥基和内部裂纹会加快钢管再生混凝土界面的粘结损伤过程.     

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。      

再生混凝土抗冻性能试验研究及孔隙分布变化分析

再生混凝土抗冻耐久性与混凝土结构内部孔隙分布变化密切相关.为研究再生混凝土结构内部孔隙分布与抗冻耐久性的定量关系,选取再生粗骨料取代率为0% 、25% 、50% 、75% 、100%的普通再生混凝土和引气再生混凝土作为研究对象,进行冻融循环试验和核磁共振试验,测试混凝土试件质量、动弹性模量、抗折强度以及结构内部孔隙分布情况.结果表明:在冻融循环试验中,加入引气剂可有效改善试件内部的中孔(0. 01～0. 05 μm)和大孔(0. 05～1 μm)的占比,从而提高其抗冻性能;在10种不同配比中,引气天然骨料混凝土的抗冻性能最佳,其次是再生粗骨料替代率为50%的引气再生混凝土,其内部孔隙结构相比再生粗骨料替代率为25% 、75%和100%的引气再生混凝土更加稳定;再生混凝土冻融循环后的抗折强度变化与结构内部孔隙的分布和占比密切相关.     

PVA和再生骨料对混凝土基本特性的影响

为研究聚乙烯醇（PVA）纤维和再生骨料对混凝土基本性能的影响规律,利用再生骨料以0%,25%,50%,75%和100%的比例替代天然骨料,并添加体积分数分别为0.25%,0.5%和1%的聚乙烯醇（PVA）纤维制备混凝土试样,然后进行物理和力学试验。结果表明：随着再生骨料掺量的增加,混凝土的密度、抗压强度和弹性模量均先增后减,而超声波速则单调减。随着聚乙烯醇（PVA）纤维含量的增加,密度和超声波速逐渐降低;抗压强度、抗拉强度和弹性模量逐渐增加;根据结果得再生骨料和聚乙烯醇（PVA）纤维的最优掺量分别为25%～50%和0.5%。相关性分析表明再生骨料混凝土的密度、抗压强、超声波速之间具有一定的线性相关性;SEM分析证明纤维在混凝土内部重叠交错分布,有利于提高混凝土的力学特性。     

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。     

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。     

建筑用不同取代率粉煤灰再生混凝土的力学性能及耐久性能研究

以废弃混凝土为再生骨料,采用湿法粉磨处理I级粉煤灰,制备出不同取代率粉煤灰再生混凝土,通过XRD、SEM、力学性能测试、干缩率测试等手段,研究了不同取代率的I级粉煤灰对再生混凝土的力学性能和耐久性能的影响。结果表明,湿法粉磨处理后的粉煤灰表面玻璃体被破坏,火山灰效应增强,从而提高了再生混凝土的水化速率,使水化产物C—S—H和AFt数量增加,混凝土密实度增大。粉煤灰再生混凝土的抗压强度随粉煤灰取代率的增大先增大后降低,粉煤灰取代率45%的混凝土的抗压强度最大为42.05 MPa,其水化产物Ca(OH)₂的含量最多为11.742%。挠度测试表明,粉煤灰取代率45%的混凝土屈服阶段对应的载荷为217 N,挠度最大为1.7 mm,在28 d时粉煤灰取代率45%的混凝土的干缩率最低为1.021×10^-4。综合可知,粉煤灰取代率45%的混凝土性能最优。     

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。     

钢管再生混凝土轴压短柱受力性能的试验与理论分析

为了研究钢管再生混凝土短柱的轴压性能,以再生粗骨料替代率和套箍指标为主要变化参数设计了22个试件进行轴压试验,观察了试件的受力全过程和破坏形态,获取了试件的应力-应变全过程曲线,分析了骨料替代率、套箍指标对其承载性能的影响,试验结果表明:试件的破坏形态与普通钢管混凝土相似,再生粗骨料替代率对钢管再生混凝土影响不大,套箍指标对承载能力和变形性能影响明显。并分别用统一强度理论,套箍混凝土理论和叠加计算理论对试件的承载力进行了计算和分析,结果表明:统一强度理论和叠加计算理论计算值小于试验值,而套箍混凝土理论计算值略大于试验值,最后对应力-应变全过程曲线拟合分析,提出了试件的应力-应变全曲线方程。研究结果可供钢管再生混凝土短柱的科学研究和工程应用参考。     

再生混凝土力学性能的研究

在低温加热-颗粒整形工艺分离废弃混凝土的基础上,分析研究了再生粗骨料的性能以及再生混凝土的力学性能。实验结果表明:在水灰比和砂率相同的基础上,相较于素混凝土,当再生粗骨料代替率为40%时,再生混凝土7d和28d的抗压强度分别提高约6.9%和4.2%;再生混凝土的峰值应力变化与抗压强度变化趋势相同,且两者的提高皆源于弹性应变的提高。     

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。     

物理激发再生微粉对再生混凝土力学性能的影响

为了响应碳中和的号召，利用辅助胶凝材料取代水泥来减少水泥生产所带来的碳排放。采用物理活化再生微粉(Recycled concrete powder, RCP)作为辅助胶凝材料制备再生骨料混凝土(Recycled aggregate concrete, RAC),分别以10%、20%、30%取代率取代水泥制备再生混凝土和胶砂试块并测试其3 d、7 d和8 d抗压强度。通过控制研磨时间对RCP进行物理激发再根据其组成、粒径、火山灰活性来探讨再生微粉对抗压强度的影响。实验表明，随着水泥中再生微粉替代率的增加，再生混凝土和水泥胶砂抗压强度有降低趋势。物理激发可以增加RCP细度、优化其粒度分布进而提升RCP的火山灰活性，增加砂浆密实度，进而提高砂浆强度，但并不是研磨时间越长其活性越高，其中研磨30 min提升效果最佳。     

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。     

再生骨料掺配比对再生透水混凝土性能的影响

为研究再生骨料在透水混凝土（RPC）中的应用,选用废弃路面素混凝土块为再生骨料来源,设计2种系列,研究再生骨料透水混凝土中再生骨料掺配问题,即分别以粒径9.5~19.0 mm,再生骨料按0%、25%、50%、75%和100%（基准）质量替代同粒径天然骨料碎石（系列1）和以4.75~9.5 mm、9.5~19.0 mm两种粒径,再生骨料按0∶1、1∶1、1∶2、2∶1、2∶3和3∶2掺比（系列2）制备RPC,并分析其物理、力学、透水性能及其相互关系,得到了合理的再生骨料替代率和双粒级掺比,在1∶1和2∶1掺配下能够得到较好的强度及透水性能。通过切割试块的图像化处理,分析其孔隙分布特征和趋势,并将平面孔隙率、等效孔径和透水系数联系起来。结果表明,再生透水混凝土的透水能力主要取决于截面孔隙个数和面积。     

RAC材料应用现状及研究进展

介绍了建筑废弃物定义、时代特征以及再生骨料混凝土的应用现状;通过评析再生骨料特性探讨了再生骨料的引入对混凝土材料基本力学性能、干缩性能的影响;并在总结再生骨料混凝土国内外研究现状的基础上指出,再生骨料混凝土未来研究重点应该还是主要攻克建筑废弃物循环利用的技术难题和继续研究再生骨料微观结构对再生骨料混凝土性能的影响。     

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。