老砂浆对再生混凝土力学性能影响模拟试验

再生混凝土和普通混凝土的内在区别主要在于老砂浆的存在与否,为了能够准确把握再生混凝土的力学性能和影响因素,从老砂浆入手,研究其强度、含量和分布特点。将原始混凝土剔除骨料制备成砂浆试块,并研究其力学性能,将原始混凝土破碎制成再生粗集料并制备成再生混凝土,研究其力学性能和破坏形态,并根据切割断面研究再生集料中老砂浆含量和分布,分析老砂浆对再生混凝土力学性能的影响。     

再生混凝土轴心受拉性能试验与格构数值模拟

通过轴心受拉试验获取再生混凝土各相材料(老硬化砂浆、新硬化砂浆、界面过渡区)的力学参数,并研究再生混凝土在轴心受拉状态下的破坏机理.基于固体力学相关知识,结合再生混凝土各相材料的力学性能,建立一种再生混凝土细观格构模型.根据试验获得的再生混凝土各相材料力学参数,通过格构模型对再生混凝土进行轴心受拉模拟分析,获取再生混凝土轴心受拉应力-应变曲线,并探讨再生混凝土的内部破坏过程和轴心受拉破坏机理.结果表明,再生混凝土的受拉断裂部位主要集中在新或老硬化砂浆处,针对再生混凝土受拉力学性能,格构模型的模拟分析与轴心受拉试验结果基本吻合.     

再生混凝土抗氯离子渗透的五相细观数值模拟

考虑到再生混凝土微细观结构的非均质性,建立了包括新、旧界面过渡区,新砂浆、旧粘结砂浆和天然骨料的再生混凝土五相模型。基于Monte Carlo理论,借助MATLAB软件平台开发了更贴近实际的再生混凝土凸多边形粗骨料分析模型。模型计算结果与试验结果相近,证明五相凸骨料细观模型能较好地预测再生混凝土中氯离子的渗透行为,进而定量分析了再生骨料混凝土特性因子对氯离子渗透的影响。研究结果表明:当再生粗骨料体积分数由0增至50%时,氯离子扩散系数和扩散深度分别增加102.0%和23.9%;当界面过渡区厚度从25μm扩大至100μm时,氯离子扩散深度和扩散系数分别增加13%和37.0%;当再生粗骨料含量较大时,旧粘结砂浆的增加会显著降低再生混凝土抗氯离子渗透性能,旧砂浆粘结率从0.1增加到0.4,氯离子扩散系数增加18.2%;新、旧界面过渡区和旧粘结砂浆是影响再生混凝土抗氯离子渗透能力的根本原因。     

“研究生论坛”粉煤灰基地聚物再生混凝土的力学性能和微观结构

试验利用再生粗骨料替代天然粗骨料,设计6组不同再生骨料取代率（0%,50%和100%）的碱激发粉煤灰基地聚物再生混凝土和普通再生混凝土的配比方案,测试了其密度、弹性模量、泊松比和抗压强度,对比分析了地聚物再生混凝土与普通再生混凝土的基本力学性能差异以及不同取代率对其力学性能的影响。并进一步通过扫描电镜对微观结构的观察,解释分析了本试验中不同混凝土力学性能和破坏机制。试验结果表明,在不同的龄期,地聚物再生混凝土比再生混凝土具有更高的强度。随着再生骨料含量的增高,抗压强度、弹性模量和泊松比都逐渐降低。反应原理和生成产物的不同使得地聚物混凝土的基体和界面过渡区更加密实,是其获得较高强度的主要原因。     

界面特性及骨料分布对混凝土破坏模式影响

过渡区界面(ITZ)是混凝土细观组分中的相对薄弱环节,对混凝土的宏观力学性能具有重大影响。基于混凝土随机骨料模型,采用扩展有限元法(XFEM),对单轴拉伸及弯拉条件下混凝土材料的细观破坏过程及机理进行数值模拟,研究界面特性及骨料空间分布形式对混凝土宏观力学性能及破坏模式的影响。数值结果表明:(1)不同界面强度使得混凝土具有不同的细观破坏模式,界面强度越高混凝土宏观强度越高;(2)骨料分布形式影响混凝土细观破坏模式,但对混凝土宏观弹性模量及强度的影响可忽略。     

灾后废旧水泥混凝土全再生利用技术研究

为了完全再生利用灾后产生的大量废旧水泥混凝土(WCC),研究再生混凝土(RC)、水泥稳定水泥混凝土废料基层材料(CCBM)的物理力学性能、耐久性、结构及机理.结果表明:RC含气量可达4.7%,维勃稠度达10～15 s,28 d抗折、抗压强度分别在6 MPa、56 MPa以上,抗渗等级在S40以上,氯离子渗透性低.RC结构包括骨料、新、旧砂浆、骨料与新、旧砂浆过渡区、新旧砂浆过渡区六相,骨料新砂浆、新旧砂浆过渡区结构致密,骨料旧砂浆界面处有裂缝,通过骨料预吸水、掺粉煤厌和外加剂改善了RC的性能.4%、5%、6%、7%水泥剂量CCBM的7 d无侧限抗压强度达3.01 MPa、3.94 MPa、4.75 MPa和4.98 MPa,5次冻融循环后CCBM的BDR值大于80%,满足道路基层强度和抗冻耐久性要求.因而,"RC+CCBM"全再生利用技术可对灾后大量WCC进行100%的资源化利用.     

再生骨料的分布对再生混凝土抗拉性能的影响

目的研究再生骨料分布这一细观特征对再生混凝土作用机理及宏观力学性能的影响,丰富再生混凝土的相关理论.方法针对再生骨料取代率为50%、设计强度为C30的再生混凝土,在CAD中建立20个不同的二维再生混凝土细观骨料分布模型,定义再生骨料分布均匀性系数α,将模型导入ABAQUS对其进行单轴拉伸数值模拟.结果当再生骨料分布过于均匀或分散,即当α<0.338或α>0.483时,再生混凝土抗拉强度较低;当再生骨料分布均匀性适中,即α∈[0.338,0.483]时,抗拉强度较高.结论不同α的再生混凝土受拉破坏机理相同,α仅影响裂缝位置及裂缝穿过再生骨料的数量,且抗拉强度及变形能力随着α的改变而呈规律性变化.     

废弃陶瓷再生混凝土及界面研究

将废弃陶瓷破碎筛分制成再生骨料以不同比例(50%、80%、100%)代替相应天然骨料配制混凝土.在对废弃陶瓷再生骨料混凝土和天然骨料混凝土的力学性能进行对比研究的基础上,进一步对再生骨料与水泥石的粘结性能进行了对比研究.研究表明:混凝土中虽然随着再生骨料代替量的增加,力学性能有所下降但下降幅度大都没超过15%,且表现出较好的界面粘结性能,因此,废弃陶瓷再生骨料完全可以代替天然骨料用于混凝土的配制.     

再生细骨料及其混凝土的微观结构特征

采用扫描电镜、能谱分析、X射线衍射、显微硬度和氮吸附等微观测试方法研究了再生细骨料及其混凝土的微观结构特征.研究结果表明:再生细骨料是一种组成复杂的、具有一定水化活性的和高渗透性的人造骨料,其主要矿物相为SiO2、CaCO3以及少量的C2S.再生细骨料混凝土内部水泥石孔隙较多,结构密实性较差,同时其与再生细骨料间存在较为明显的界面过渡区,该界面过渡区宽度较大,且界面过渡区两侧的骨料和水泥石的显微硬度均较低.再生细骨料的多孔结构,以及再生细骨料混凝土内部水泥石和界面过渡区微观结构缺陷是导致其大孔增多的主要原因,大孔的增多会对混凝土抗渗性产生不利影响.     

再生细骨料品质对砂浆力学性能和微观结构的影响

研究收集了不同来源的再生细骨料(RFA),并用压碎值和矿物组成来评定再生细骨料的品质。然后,将不同品质的再生细骨料制备成砂浆,对砂浆进行力学性能测试,并通过扫描电镜和核磁共振测试分别观察再生细骨料砂浆内部的微观结构和孔隙结构特征。结果表明,再生细骨料的品质与其压碎值呈负相关,再生细骨料的压碎值有差异的原因是其矿物组成不同,再生细骨料制备的砂浆的力学性能与再生细骨料的品质呈正相关。再生细骨料的品质越好,再生细骨料砂浆的微观缺陷和孔隙数量越少。相比于普通废弃混凝土,废弃的活性粉末混凝土的破碎产物只含再生细骨料且矿物组成更加坚硬,更适合用作天然河砂的替代品。     

Mechanical Properties and ITZ Microstructure of Recycled Aggregate Concrete Using Carbonated Recycled Coarse Aggregate

The effect of carbonation treatment and mixing method on the mechanical properties and interfacial transition zone (ITZ) properties of recycled aggregate concrete (RAC) was investigated. Properties of recycled concrete aggregate (RCA) were tested firstly. Then, five types of concretes were made and slump of fresh concrete was measured immediately after mixing. Compressive strength and splitting tensile strength of hardened concrete were measured at 28 d. Meanwhile, the microstructure of RAC was analyzed by backscattered electron (BSE) image. It was found that the water absorption ratio of carbonated recycled concrete aggregate (CRCA) was much lower when compared to the untreated RCA. Comparatively, the apparent density of CRCA was not significantly modified. The concrete strength results indicate that the mix CRAC-2 prepared with CRCA by adopting two-stage mixing approach shows the highest compressive strength value compared to the other mixes. The microstructural analysis demonstrate that the mix CRAC-2 has a much denser old ITZ than the untreated RAC because of the chemical reaction between CO₂ and the hydration products of RCA. This study confirms that the ITZ microstructure of RAC can be efficiently modified by carbonation treatment of RCA and encourages broadening the application of construction and demolition wastes.     

三轴受压状态下再生混凝土强度与变形性能试验研究

为了研究三轴受力状态下再生混凝土强度随再生粗骨料取代率的变化规律,通过RMT-150C对三种强度等级(C20、C30、C40)五种再生粗骨料取代率(0、30%、50%、70%、100%)的混凝土φ50 mm×100 mm圆柱体进行三轴抗压强度压缩试验,分析了不同再生粗骨料取代率对再生混凝土三轴强度、峰值应变以及应力-应变全曲线的影响.试验结果表明:再生混凝土试件与普通混凝土试件的破坏形态相似,但再生粗骨料与普通粗骨料最后的破坏形态差异较大;C20混凝土随再生粗骨料取代率的增大,其峰值应力先增大后减小,且取代率为50%时再生混凝土峰值应力最大,约高于普通混凝土的10%;C30混凝土的平均峰值应力随再生粗骨料取代率的增加,其变化规律不明显,但再生混凝土的平均峰值应力均低于普通混凝土的;C40混凝土平均峰值应力随再生粗骨料取代率的增加而降低,当取代率为100%时,再生混凝土平均峰值应力约低于普通混凝土的15%.在三轴应力状态下,再生混凝土受压应力-应变全曲线的形状与普通混凝土的相似.     

纳米SiO2对橡胶再生混凝土抗压和劈裂抗拉强度的影响

为了研究掺入纳米SiO₂后对于橡胶再生混凝土抗压强度和劈裂抗拉强度的影响,以C₃₀素混凝土为基准组,实验通过加入不同比例的橡胶（0%,1%,2%）、纳米SiO₂（0%,1.5%,3%）,分别等质量取代细骨料、水泥,分析纳米SiO₂和橡胶掺入再生混凝土后,对其立方体抗压强度和劈裂抗拉强度的影响。结果显示:再生混凝土抗压和抗拉强度因纳米SiO₂加入量的增加逐渐变大,会随着橡胶的掺入而减小,但橡胶对再生混凝土力学性能的负面影响要远低于纳米SiO₂对其力学性能的正面作用。因此,加入一定量纳米SiO₂的橡胶再生混凝土可以有效改善其力学性能。     

再生混凝土砌块砌体力学性能试验

通过对再生混凝土砌块砌体的抗压强度和抗剪强度试验,探讨了砌体的破坏过程和破坏形态,并根据试验结果分析了再生混凝土砌块砌体强度与砌块强度和砂浆强度的关系。基于试验数据计算了再生混凝土砌块砌体的强度标准值和设计值。研究结果表明：再生混凝土砌块砌体与普通混凝土砌块砌体的力学性能基本一致,且具有较好的抗压稳定性;普通混凝土砌块砌体的抗压强度和抗剪强度计算公式适用于再生混凝土砌块砌体。     

粉煤灰与再生骨料对自密实再生混凝土的影响

为了分析自密实再生骨料混凝土与自密实天然骨料混凝土的力学性能差异,以粉煤灰掺量与再生骨料特性为研究因素进行对比试验.结果表明:粉煤灰掺量为25%时,自密实再生混凝土的立方体抗压强度和轴心抗压强度最大,但拉压比最小;提高再生骨料的原生混凝土强度使自密实再生混凝土的劈裂抗拉强度和拉压比均增大,但轴心抗压强度几乎无变化;当粉煤灰掺量低于50%时,再生骨料的原生混凝土强度对自密实再生混凝土的立方体抗压强度几乎无影响.     

Modificatin of ITZ Structure and Properties of Regenerated Concrete

1Introduction Increasingattentionispaidtotheinvestigationand applicationofregeneratedconcrete(RC)forthesustain abledevelopmentofsociety[13].TheRCispreparedwith demolitionwasteconcreteoroldconcreteastherecycled aggregate(RA).RAcontainsacertainamountofhard enedcementmortar,someofwhichhaveaformofinde pendentlumps,andothersadhereontothesurfaceofnat uralaggregate.SinceRAhasagreaterporosityanda higherwaterabsorptioncapacitythannaturalaggregate,whichhasagreaterinfluenceontheperformanceofRC;conse…     

自密实再生骨料混凝土的基本力学性能

为了揭示以100%再生骨料作为粗骨料的自密实再生骨料混凝土(RA-SCC)的基本力学性能,以及比较其与天然骨料混凝土(NA-C)、天然骨料自密实混凝土(NA-SCC)之间的力学性能差异,进行了混凝土抗压强度等级为C30～C50的力学试验研究.结果表明:与NA-C和NA-SCC相比,RA-SCC的拉压比更小、脆性更大,而棱柱体强度与抗压强度的比值略有提高; RA-SCC的抗折强度与抗压强度的比值与NA-SCC基本相同,但显著低于NA-C; RA-SCC的弹性模量小于NA-C和NA-SCC.     

颗粒整形对再生粗骨料混凝土工作性和强度的影响

试验研究了简单破碎再生粗骨料和颗粒整形再生粗骨料40%,70%和100%取代天然骨料,对混凝土工作性和强度的影响.结果表明：在相同取代率情况下,简单破碎再生粗骨料混凝土用水量较多、强度较差,颗粒整形再生粗骨料混凝土的用水量比简单破碎再生粗骨料混凝土显著降低,强度明显提高;随着取代率的增加,简单破碎再生混凝土的用水量增加较多、强度下降较大,而颗粒整形再生混凝土用水量略有增加且强度稍有降低,但是完全取代时的用水量和强度仍接近天然粗骨料混凝土.