废弃混凝土作为再生粗骨料对新拌混凝土性能的影响

废弃混凝土资源化再利用是绿色循环经济的重要方法,目前主要通过将其破碎制成再生粗骨料进行循环利用.主要研究了再生粗骨料的掺量、最大粒径、不同级配形式、间断级配再生粗骨料的掺量等因素对混凝土性能的影响.结果 表明:再生粗骨料的掺量越大,最大粒径越小,则混凝土的坍落度和抗压强度越小;掺入间断级配再生粗骨料的混凝土的坍落度和强度大于掺入连续级配再生粗骨料的混凝土;间断级配再生粗骨料的掺量对混凝土的性能影响与连续级配再生粗骨料的影响一致.与未掺加再生粗骨料的混凝土的强度增长率相比,掺加再生粗骨料的混凝土的强度增长较大.为了解释上述宏观性能变化,通过激光拉曼光谱法研究了废弃混凝土中未水化水泥的水化等对强度发展的影响.     

混凝土单轴受拉断裂行为的近场动力学模拟

混凝土的宏观力学行为取决于材料组成及其性质。本文基于键基近场动力学理论建立了多相非均质性的混凝土细观尺度数值模型,研究了单轴拉伸作用下混凝土的宏观力学性能和断裂过程。通过改变粗骨料含量、砂浆强度、粗骨料强度以及界面过渡区强度对模型合理性进行了验证。结果表明:软化段之前的应力-应变曲线能够被很好重现,能准确描述混凝土在单轴拉伸作用下的力学性能和断裂过程;调整数值模型中各相材料的力学参数能够合理模拟出不同类型的混凝土在单轴拉伸作用下的断裂过程。     

再生混凝土界面过渡区改性方法探讨

针对再生混凝土强度及耐久性均比普通混凝土差,在电子显微镜观察下发现再生粗骨料与新水泥石界面处呈现疏松多孔的形貌等不足;提出采用水胶比为1.0的水泥外掺硅粉浆液浸泡再生粗骨料一定时间后捞出阴干并用于拌制新的混凝土。试验结果表明,水泥外掺硅粉浆液预处理方法对再生混凝土强度的提高和界面过渡区形貌的改善效果良好。     

不同养护环境对粉煤灰混凝土强度及碳化性能的影响

基于C30强度等级混凝土、以不同骨料(天然骨料、再生骨料)、不同粉煤灰取代率(0％、25％、40％等量取代水泥)、不同养护温度(水中10℃、20℃、35℃)及养护龄期(28 d、56 d、90 d)为变量,探明不同养护环境对粉煤灰混凝土强度和碳化性能的影响.研究结果表明:相同养护环境再生混凝土的强度略低于普通混凝土,掺粉煤灰再生混凝土中长期强度要高于相同养护环境未掺粉煤灰的普通混凝土,相同养护环境下粉煤灰取代率越大,对再生混凝土28 d以内早期强度降低越明显;相对较高温度(35℃)养护能够加速粉煤灰的火山灰反应,并能细化孔隙,使内部结构更加致密,对提高混凝土的强度及抗碳化性能非常有利;在分析粉煤灰混凝土的碳化性能时,应考虑胶凝材料水化引起混凝土内部结构的致密程度,以及伴随着粉煤灰取代率的增加,水泥用量减少及粉煤灰的水化,都会不同程度上减少或消耗Ca(OH)2,导致pH值的降低,从而影响抗碳化性能.     

再生骨料对混凝土透气性及碳化性能的影响研究

为了探明再生骨料对混凝土透气性及碳化性能的影响,试验针对再生骨料混凝土的透气性能,从不同强度、不同组配、不同再生骨料掺量为变量,研究了再生骨料混凝土的透气性及对碳化性能的影响.结果表明,随着混凝土强度等级的加大,普通混凝土与再生骨料混凝土的简易透气速度也有所减小,当细骨料采用天然砂时,再生粗骨料置换率对混凝土透气速度的影响并不大,都在0.2 mmHg/s以下;但细骨料采用再生细骨料时,随着再生粗骨料置换率的加大,远远高于对比用普通混凝土的透气速度;混凝土的碳化深度与其强度等级关系较大,再生骨料本身特性影响有限.     

水泥细度对早龄期碾压混凝土综合抗裂性的影响(英文)

水泥水化热与比表面积和化学组成有关,但是相对于调整水泥的化学组成来说,通过减小水泥的比表面积来降低水泥水化热要容易得多。为了探索水泥比表面积与碾压混凝土抗裂性能的关系,采用相同熟料磨制了3种细度的水泥,研究了水泥细度对水化热、胶砂强度的影响,以及对混凝土的工作性、力学性能(抗压强度、抗拉强度和抗拉弹性模量)、极限拉伸值、绝热温升等性能的影响;同时,采用温度–应力试验机,评估了在100%约束和近似绝热条件下水泥细度对早龄期碾压混凝土综合抗裂性能的影响。结果表明:水化热与比表面积成线性关系,降低水泥比表面积是降低混凝土温升的有效、便捷的措施;粗磨水泥提高了碾压混凝土的工作性,降低了混凝土的抗压强度和弹性模量,但混凝土极限拉伸值没有明显变化;温度–应力试验表明,随着水泥比表面积的降低,混凝土第二零应力温度更低,粗磨水泥碾压混凝土综合抗裂风险更低。     

钢纤维补偿收缩再生混凝土制备及性能

利用钢纤维和膨胀剂制备补偿收缩再生混凝土,采用力学试验、SEM和变形测试等方法,对不同钢纤维体积掺量和不同再生粗骨料取代率时再生混凝土性能指标进行试验与探讨.结果 表明:随着再生粗骨料取代率的增长,混凝土抗压、抗折强度呈现先减小后增大再减小的劣化变化规律;再生混凝土中掺入适量钢纤维可以提高其力学性能和改善混凝土试件的破坏特征;利用膨胀剂水化反应产物的填充效应,提高骨料界面过渡区的密实度,降低再生混凝土的自收缩,钢纤维和膨胀剂两者同时掺入再生混凝土中,可以优势互补,从而提高再生混凝土强度和变形性能.     

细观尺度下混凝土的工作性能研究

混凝土的工作性能是影响混凝土结构力学性能和耐久性的关键因素,研究了粗骨料体积率、粗骨料最大粒径、粗骨料级配分形维数对混凝土工作性能和水泥净浆包裹层厚度的影响,并探讨了混凝土的密实性、流动性.实验结果表明:不同粗骨料体积率、粗骨料最大粒径对水泥净浆包裹层厚度影响变化较大,不同粗骨料级配分形维数水泥净浆包裹层厚度相差不足1μm;控制新拌混凝土坍落度(180±20)mm时,粗骨料体积率、粗骨料级配分形维数与减水剂用量符合二次函数关系;粗骨料最大粒径与减水剂用量符合负相关关系;混凝土的密实性受粗骨料体积率的影响变化较明显,而受粗骨料最大粒径、粗骨料级配分形维数的影响变化不大.     

水灰比对水泥石结构形成与强度的影响

本文研究了不同水灰比水泥石的水化生成物、水化程度和水泥石的微观结构,从而探讨了水灰比对水泥石产生强度的影响因素。在固定条件下,水灰比的改变(0.26～0.60)未引起水泥水化生成物类型的变化。水泥的水化程度取决于初期水灰比值。在同一水灰比下,水泥石强度的发展是和水泥水化程度成比例即和所产生的水化物质的数量成比例的。但在不同水灰比下,水化程度不是决定强度的主要因素。不同水灰比、不同期令的水泥石,其强度除与胶一空比的数值有关外,还因原始水灰比不同,而受到微观结构的制约。因此,水泥石的力学性质并不完全依赖于水泥的化学组成,而在很大程度上取决于水泥石的物理结构。     

高温蒸压养护对再生混凝土力学性能影响的研究

为了探明高温蒸压养护对再生混凝土受力后力学行为的影响规律,通过改变混凝土的强度等级、再生粗骨料不同掺量为变量,研究了再生骨料混凝土在高温蒸压养护后的抗压强度与弹性模量,并与普通混凝土试件进行了对比研究.结果表明,当养护环境为高温蒸压养护时,再生混凝土与对比用普通混凝土的强度仅在前期高温蒸压后较高,后期强度并没有因龄期的增长而增长,具有一定幅度的下降趋势,强度等级越高,后期强度的降低幅度越小;改变再生粗骨料置换率后,混凝土在同一种强度等级下的弹性模量出现了一定幅度的下降,并且高温蒸压养护时的混凝土弹性模量略低于标养混凝土试件.     

再生粗骨料的形态及性质对混凝土力学性能影响研究

试验以不同强度等级、不同再生粗骨料取代率为变量,研究了独立砂浆块及附着水泥砂浆再生粗骨料对再生混凝土强度及弹性模量的影响,并与普通混凝土试件进行对比.试验结果表明,C20、C30再生混凝土在取代率≤50％时随着再生粗骨料取代率的增加强度降低并不明显,再生粗骨料取代率在50％时强度达到最大;当再生粗骨料取代率为100％时,再生粗骨料自身的缺陷带来的负面效应大于实际水灰比降低带来的正面效应,使得强度反而下降;独立砂浆块再生粗骨料对再生混凝土抗压强度、劈裂抗拉强度及弹性模量的降低影响要比附着砂浆粗骨料大.     

内养护对不同细度水泥制备的砂浆性能的影响

研究了饱和轻骨料内养护对不同细度水泥配制的砂浆自收缩、强度、水化程度、显微硬度以及界面过渡区形貌等的影响。结果发现：内养护可显著降低不同细度水泥配制的砂浆的早期自收缩,但减缩效果随着水泥比表面积增大而降低;内养护的砂浆后期自收缩仍持续增加,水泥越粗,自收缩后期增长越大;内养护能够显著促进水泥早期水化,这种促进作用在细水泥中最显著。在相同条件下,轻骨料的引入对砂浆强度的影响作用与水泥细度有关;显微硬度以及界面过渡区微观形貌结果显示,轻骨料内养护能显著改善粗水泥体系微观结构,对细水泥体系微观结构的改善则无显著贡献。     

熟料矿物组成对水泥水化及强度发展的影响

本文报道了一系列组成不同的波特兰水泥水化及强度发展的资料,这些水泥都是在实验室里制备的。本研究的目的是,在严格控制的条件下,弄清熟料的不同组成对水泥总的水化速度,水化产物的性质、特别是对强度发展的影响。     

玄武岩纤维改善再生混凝土抗氯离子渗透性能研究

为研究玄武岩纤维对再生混凝土抗氯离子渗透性能的影响,本文对4种玄武岩纤维体积掺量(0%、0.2%、0.4%、0.6%)下5个粗骨料质量替代率(20%、40%、50%、60%、80%)的再生混凝土及1组普通混凝土进行了电通量试验,并利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)和压汞法(MIP)从水泥水化和孔结构的角度探究了玄武岩纤维对再生混凝土抗氯离子渗透性能影响的微观机理。结果表明,玄武岩纤维显著提高了再生混凝土抗氯离子渗透性能,其中玄武岩纤维掺量为0.2%,粗骨料质量替代率为50%时改善效果最好且优于普通混凝土。基于FTIR发现玄武岩纤维是通过改变再生混凝土水化产物C-S-H的聚合度和CaCO₃的生成而改善其抗氯离子渗透性能。通过MIP得出最优组合掺量下,再生混凝土的孔径分布得到优化,孔隙率最小,进而提高了其抗氯离子渗透性能。     

水泥净浆、砂浆和混凝土等温干燥过程对抗压强度的影响

研究了水泥净浆、砂浆和混凝土的等温干燥过程对抗压强度的影响,从微观尺度上分析了干燥对强度的影响机理。结果表明:等温干燥对水泥基材料抗压强度影响显著;干燥后混凝土抗压强度的增长主要来自水泥净浆的强度提高,且增强效应与净浆质量分数呈对数关系;水泥净浆、砂浆、混凝土的干燥变形具有先膨胀后收缩特征,混凝土干燥过程及其变形取决于水泥净浆的干燥失水与变形;干燥后水泥净浆和砂浆孔隙率与平均孔径均显著增大,净浆孔隙率增大主要源于100nm小孔的增多,而砂浆孔隙率增大主要源于100～1 000 nm毛细孔的增多;干燥后水泥水化产物密实度提高,但骨料与水泥水化产物间粘结减弱,混凝土干燥后强度的改变是水泥水化产物密实度提高引起的强化效应和孔隙率增大、微裂纹扩展引起的劣化效应共同作用的结果。     

再生骨料在护坡用植生混凝土的应用及优化研究

为研究将混凝土用再生粗骨料应用到植生混凝土中对其性能的影响,考虑再生骨料替代比例、骨料粒径和水灰比等因素,配制出不同配合比的植生混凝土,研究其强度和孔隙率指标的变化规律并根据试验结果优化了再生骨料植生混凝土的配合比.之后研究了不同降碱方法的降碱效果,并对植生混凝土进行了实地种植应用.试验结果表明:25％再生骨料掺量的植生混凝土强度比全天然骨料的要高,超过50％掺量时混凝土强度下降明显.掺粉煤灰能降低pH值并提高强度,当粉煤灰替代比例为30％,28 d pH值稳定在10.2左右,运用低碱硫铝酸盐水泥加粉煤灰来替代普通硅酸盐水泥能使pH值降到10.0以下并提高强度.根据不同的气候条件选择相应的种植方式.研究成果可为再生骨料植生混凝土的工程应用提供参考依据.     

混凝土化学组成对其抗折性能试验研究

混凝土化学组成的研究,对提升水泥混凝土强度有着十分重要的作用。主要研究了胶凝材料体系的硅酸盐水泥的化学组分与其相对掺量、还有配合比对混凝土强度的影响。综述了不同胶凝材料的化学组成与其反应机理,要特别说明的是C_3S和4CaO·Al_2O_3·Fe_2O_3的含量对强度的影响最大。水泥熟料发生的水化反应得到的水化产物,也对其产生了一定影响。通过优化胶凝材料不同的化学组分掺量,可以有效提高水泥混凝土强度。     

不同吸水率粗骨料对混凝土强度和干燥收缩性能的影响

试验以不同吸水率粗骨料(天然碎石、再生骨料、煤矸石骨料)配制C20、C30混凝土,对不同吸水率粗骨料混凝土抗压强度及抵抗干燥收缩性能进行基础性试验研究,阐明不同吸水率粗骨料所保有的水分对混凝土强度及干燥收缩性能的影响.试验结果表明,随着养护龄期的增加,不同吸水率、不同强度等级混凝土的抗压强度也随之增加;和天然混凝土对比分析来看,再生粗骨料混凝土与自燃煤矸石粗骨料混凝土的强度略有下降.当混凝土强度等级相同时,在7d以内相对较短干燥收缩龄期时内吸水率最大的自燃煤矸石混凝土的干燥收缩长度变化率反而最小,再生粗骨料混凝土试件次之,普通混凝土试件的干燥收缩率最大;但7d以后随着干燥收缩龄期的增加,吸水率最大的自燃煤矸石混凝土的干燥收缩长度变化率却最大,所对应的质量损失率也会加大.     

高钛型高炉渣耐热混凝土试验研究

利用高钛型高炉渣作为混凝土的粗、细骨料配置C30耐热500℃混凝土.测试了等量粉煤灰取代水泥、改变水泥用量对混凝土耐热性能的影响.结果表明,高钛型高炉渣耐热混凝土的强度等级、烘干强度大于强度设计等级,混凝土试体煅烧500℃后的相对抗压强度为67.3％～83.4％,线变化率在±1.5％内,且表面无裂纹,满足耐热要求,说明利用高钛型高炉渣作为粗、细骨料配制耐热500℃混凝土是可行的.适量粉煤灰取代水泥,不但能降低水泥的用量,而且还能提高混凝土的耐热性能.     

矿渣对煅烧含高结晶态SiO2水泥生料的影响

利用含砂废弃混凝土原料煅烧水泥熟料,不可避免地会由细骨料砂引入结晶度较高的结晶态SiO2,不仅影响生料易烧性,而且影响硅酸盐矿物的组成和形貌,降低熟料质量。以ISO标准砂为硅质原料配制高结晶态SiO2含量的生料,按不同比例掺入矿渣,煅烧至不同温度;利用化学分析、XRD、岩相分析、SEM等方法,研究矿渣对水泥生料易烧性、熟料矿物组成和显微结构、熟料水化强度发展及水化产物形貌的影响。结果表明,适量矿渣的掺入可显著改善高结晶态SiO2含量水泥生料的易烧性,促进熟料矿物形成和发育;矿渣掺量为3%时,熟料水化后强度最高;适量矿渣可使熟料水化早期产生较多的C-S-H凝胶和钙矾石,而后期水化产物中C-S-H凝胶更密实,提高水泥强度。