酸雨对再生骨料混凝土实心砖砌体抗压性能影响试验研究

为了研究酸雨腐蚀对再生骨料砖混凝土实心砖砌体抗压性能的影响,该文以32榀相同特性的再生骨料混凝土实心砖砌体抗压试件为研究对象,利用国内先进的人工模拟大气环境实验室,对其进行喷淋-光照循环加速腐蚀试验及轴心抗压试验,对比分析了试件抗压强度、破坏形态、弹性模量和应力-应变关系随腐蚀循环次数的变化。试验结果表明：经酸雨腐蚀后的再生骨料混凝土实心砖砌体开裂荷载较小,裂缝出现较早,破坏相对严重;随着腐蚀次数的增加,应力-应变曲线斜率逐渐减小,弹性模量逐渐降低,抗压强度呈先升后降的趋势。经300次酸雨腐蚀,抗压强度下降29%,弹性模量下降42%。     

再生砂超高性能混凝土力学性能

超高性能混凝土(Ultra-high performance concrete,UHPC)因其优异的力学性能而广受关注。传统混凝土制备消耗了大量天然砂,导致天然砂供应短缺和价格上涨,增加了UHPC的制备成本,不利于UHPC保持稳定的力学性能。由建筑垃圾破碎生产的再生砂因其来源丰富、体量巨大、绿色环保,具有取代天然砂制备UHPC的潜力。为验证再生砂替代天然砂制备UHPC的可行性,本文研究了再生砂取代率、粒径和砂胶比等因素对UHPC的拉伸和压缩性能的影响。结果表明：再生砂UHPC仍具有较好的力学性能,随着再生砂取代率增大,再生砂UHPC的抗压强度、弹性模量和抗拉强度均逐渐减小;再生砂粒径与砂胶比对力学性能的影响甚微,当砂胶比从0.6增大到0.9时,弹性模量仅下降5.5%。本文建立了考虑再生砂掺量的UHPC静弹性模量计算公式,提出了再生砂UHPC棱柱体抗压强度与弹性模量的经验公式。再生砂UHPC具有成本低、性能高、绿色环保等特点,通过对其基本力学性能的表征,并建立相应的计算公式,为后续再生砂UHPC的结构应用奠定了基础。     

不同应变速率下CFRP约束混凝土方柱的力学性能

为研究不同应变速率下碳纤维增强树脂复合材料(CFRP)约束混凝土方柱的力学性能,本文采用CFRP约束倒角半径为15 mm、45 mm、60 mm的方形试件,进行应变速率为3.3×10^-5 s^-1、3.3×10^-3 s^-1的加载试验,分析了试件倒角半径和应变速率对CFRP约束混凝土方柱的应力-应变曲线、轴向应变-环向应变曲线和抗压强度的影响。结果表明,试件的应力-应变曲线的第二段斜率和抗压强度均随着试件倒角半径与应变速率的增加而增大;轴向应变-环向应变曲线的斜率随着应变速率的增加而增大,随着CFRP的层数增大而减小。最后基于试验数据对现有文献的模型进行评估,结果表明Lin等模型的预测结果与准静态下FRP约束混凝土方柱的轴向应变-环向应变关系曲线比较吻合,魏洋等模型能够预测FRP强弱约束状态,Cao等模型可以用于预测不同应变率下CFRP约束混凝土方柱的抗压强度。研究成果为CFRP约束混凝土方柱的进一步应用提供了试验依据与理论基础。     

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。     

碱激发矿渣混凝土的力学性能

文章对碱激发矿渣混凝土(AASC)的强度发展、劈拉强度、弯曲强度、弹性模量、泊松比和应力应变关系开展了试验研究和讨论,并将其与硅酸盐水泥混凝土(OPCC)进行对比,分别提出了AASC的劈拉强度、弯曲强度、弹性模量与抗压强度之间的关系模型。结果表明,相同抗压强度下,AASC的劈拉强度与OPCC基本接近,弯曲强度则高于OPCC;氢氧化钠激发矿渣混凝土的弹性模量与抗压强度的关系与OPCC基本一致,水玻璃激发矿渣混凝土的弹性模量则低于同抗压强度OPCC的弹性模量。此外,从加载过程中泊松比的变化发现,即使应力水平达到0.6,AASC的泊松比仍然保持稳定,导致其泊松比突变的应力临界水平出现在0.8左右。     

再生钢纤维增韧超高性能混凝土的力学性能

采用来自于废旧轮胎的两种再生钢纤维制备含粗骨料的超高性能混凝土,并测定其抗压强度、劈裂抗拉强度、断裂能和静弹性模量等力学性能,空白组及普通钢纤维增韧超高性能混凝土作对比性能试验。结果显示,未附着橡胶颗粒的再生钢纤维使超高性能混凝土的抗压强度略微下降,降低幅度为3.91%,其余各类型钢纤维均有利于提高超高性能混凝土的力学性能;而附着橡胶颗粒的再生钢纤维显著提高了超高性能混凝土的断裂能,约为普通钢纤维增韧超高性能混凝土的4倍。此外,再生钢纤维对超高性能混凝土的劈裂抗拉强度和静弹性模量的提高效果均优于普通钢纤维。再生钢纤维,尤其是附着橡胶颗粒的再生钢纤维,可以作为一种增韧材料替代普通钢纤维应用到超高性能混凝土工程结构中。      

圆钢管玄武岩纤维再生混凝土短柱轴压力学性能

为研究圆钢管玄武岩纤维再生混凝土(BFRRC)短柱的轴压力学性能,以再生粗骨料取代率和玄武岩纤维掺量为变化参数,设计并完成了15根圆钢管BFRRC短柱试件的轴压试验。观察了试件的受力全过程及破坏形态,获取了试件的荷载-位移曲线及荷载-应变曲线,分析了变化参数对圆钢管BFRRC短柱轴压性能的影响,建立了可行的组合截面应力-应变全过程曲线方程。研究表明:试件均发生鼓曲破坏,但核心混凝土在钢管约束下处于碎而不散状态;随着再生粗骨料取代率的增大,试件的耗能性能、延性系数逐渐增大,耗能因子、延性系数提升幅度最高可达1.84%和10.36%,承载力逐渐降低,降低幅度最大达5.03%;随着玄武岩纤维掺量的增大,试件的耗能性能、延性系数逐渐增大,增加幅度最高可达2.97%和4.93%,承载力提高幅度不大;不同的玄武岩纤维掺量下,试件实测的荷载-位移曲线饱满,且具有较长的变形流幅,延性较好。      

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。     

碳纤维混凝土应力-应变曲线试验研究

为了进一步研究碳纤维混凝土的应力-应变曲线,在已有试验的基础上,该文对碳纤维混凝土应力-应变曲线采用分段式。通过9组不同碳纤维掺量的混凝土试件轴心压缩试验,建立不同掺量应力-应变曲线的数学表达式,确定相应的计算参数与碳纤维体积率的关系式。试验结果表明：曲线系数随着碳纤维掺量的增加而增加。根据试验研究与理论分析,建立了峰值应变与抗压强度、碳纤维掺量的计算式,将峰值应变的计算值与试验值进行了对比分析,其吻合度较好。     

再生骨料透水混凝土的透水性和抗压强度

为系统掌握再生骨料透水混凝土的制备和性能变化规律,采用实验手段研究了再生骨料透水混凝土的透水性能和抗压强度。参考一般混凝土试验方法,分析在不同骨料粒径组合下原生骨料透水混凝土透水性能和抗压强度的差异。在此基础上,选择透水性能和抗压强度均较优的骨料粒径组合,在其中加入再生骨料,探究不同再生骨科取代率对再生骨料透水混凝土透水性能和抗压强度的影响以及透水系数与抗压强度间的相关性。结果表明:(1)对于采用的粒径组合(10 mm+20 mm),再生骨料透水混凝土的抗压强度较原生骨料透水混凝土高,当取代率不超过50%时,其抗压强度随取代量的增加而增大,但当取代率超过50%时,其抗压强度则有所下降;(2)再生骨料透水混凝土的透水性能较原生骨料透水混凝土好,透水系数随取代量的增加会有30%~195%的增幅;(3)与原生骨料透水混凝土抗压强度随透水系数增加持续下降变化不同,再生骨料透水混凝土的抗压强度随透水系数的增加会呈先上升后下降的变化。     

再生混凝土耐久性能研究进展

再生混凝土是目前建筑垃圾处理技术研究及推广的主要方向,并作为一种新型建筑材料,改变了国家以往对建筑垃圾填埋的处理方式,节约了土地资源,减少山砂、石开采,符合国家绿色、低碳、可持续发展战略。再生骨料孔隙率高于天然骨料,能显著影响混凝土的耐久性,再生混凝土自问世以来其耐久性能便备受关注。主要综述了再生混凝土抗碳化性能、抗冻性能、抗氯离子渗透性能及介质侵蚀等耐久性的研究现状,并对现已建立的耐久性相关模型进行了简单介绍。     

同一硫酸盐环境下地聚物混凝土与普通混凝土的耐蚀性能及机理分析

实验采用国家标准GB/T 50082-2009中推荐的混凝土抗硫酸盐侵蚀试验方法,将粉煤灰基地聚物混凝土(FGC)和普通混凝土(PCC)试样置于质量分数为5%的硫酸钠溶液中进行干湿循环侵蚀实验。以试样侵蚀后的结构形态变化、抗压强度损失、质量体积变化、动弹性模量变化为评价指标,并借助扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱(EDS)、电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)等分析手段对FGC与PCC在同一硫酸盐侵蚀环境中的耐蚀性能、损伤机理以及两者间的相互影响进行了研究与分析。结果显示,随着侵蚀周期的增长两种混凝土的抗压强度和体积均表现出先降低后上升的趋势;二者的最大质量变化率均较小,FGC为0.3%,PCC为0.6%;二者的动弹性模量变化均较为复杂。微观观测发现影响FGC和PCC结构形态的关键物质分别是粉煤灰颗粒与膨胀性产物。化学分析表明FGC与PCC间产生相互影响的原因是材料各组分在侵蚀液中的溶解与渗透。     

再生橡胶颗粒对自流平砂浆力学性能影响的试验研究

分别研究了再生橡胶颗粒掺量、颗粒粒径及乳化沥青复合对自流平砂浆力学强度、折压比等力学性能参数的影响规律;提出了再生橡胶颗粒在水泥基材料体系中的三大作用效应,并分析了相应的影响机理。结果表明,再生橡胶颗粒掺量、颗粒粒径对自流平砂浆的抗折强度、抗压强度以及折压比存在较为显著的影响,当橡胶颗粒等量取代骨料体积15%时,体系的折压比达到最大,且橡胶颗粒与乳化沥青复掺后可进一步显著提高试件的折压比;与普通振捣密实成型砂浆体系相比,橡胶颗粒对自流平砂浆力学强度的影响未有明显的不同。     

氯离子对混凝土力学及声学性能的影响

研究了受NaCl溶液腐蚀后混凝土的力学及声学性能,并采用扫描电子显微镜(SEM)分析弱化机理。结果表明:腐蚀期间混凝土的静态力学性能及纵波波速变化规律相类似,均有明显的降低,且随腐蚀时间增长呈先增大后减小的趋势;混凝土受静压力荷载作用时,自由水通过孔隙水压力,改变了试件内部的应力分布,促进了内部缺陷的扩展;Cl-与水泥水化产物发生化学反应,产物体积大,强度低,破坏了原有结构。Cl-对混凝土具有显著的腐蚀弱化作用,极大地削弱了混凝土静态力学和声学性能。     

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.     

粉煤灰对泡沫混凝土物理力学性能的影响

研究了粉煤灰掺量和水灰比对粉煤灰掺量较大的泡沫混凝土的干密度和抗压强度的影响,利用经验公式计算泡沫混凝土的孔隙率,重点研究泡沫混凝土的孔隙率和干密度、抗压强度的关系。研究结果表明随着粉煤灰掺量的增加泡沫混凝土的干密度和抗压强度均呈下降的趋势。当粉煤灰掺量由25%上升到30%时,不同水胶比的泡沫混凝土干密度下降均超过了60 kg/m3;粉煤灰掺量由30%提高到40%时,不同水胶比的泡沫混凝土抗压强度下降的趋势都明显减小。以粉煤灰取代水泥后,孔隙率和干密度的拟合公式为 Y =27126.8-64295.9X +38334.4X 2,相关系数为0.9097;孔隙率和抗压强度的拟合公式为Y =58.7-142.2X +86.3X 2,相关系数为0.9802。     

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。