矿渣混凝土与普通混凝土力学性能对比试验研究

通过对包钢高炉重矿渣的物理性能、矿渣混凝土及普通混凝土的力学性能进行试验研究,对比分析两种混凝土的7、28 d的立方体抗压强度,弹性模量和泊松比,最后研究矿渣块体取代率对矿渣混凝土轴心抗压强度的影响。结果表明:包钢高炉重矿渣的表观密度、堆积密度均小于普通碎石,而压碎指标和吸水率偏大,但也符合YB/T 4178—2008《混凝土用重矿渣碎石》的规定,故其作为混凝土粗骨料是可行的。矿渣混凝土的7d立方体抗压强度比普通混凝土平均约低8.3%,而28d立方体抗压强度和轴心抗压强度平均偏高5%、4.6%,弹性模量稍高,泊松比相差不大。矿渣块体取代率越大,矿渣混凝土的轴心抗压强度越小,但矿渣块体取代率在20%以内,轴心抗压强度降低幅度较小,影响并不明显。     

高钛型高炉渣再生混凝土抗压性能试验研究

对强度等级为C20、C25、C30且再生粗细骨料取代率分别为0%、25%、50%、75%、100%的高钛型高炉渣再生混凝土试块进行标准抗压强度试验,结果表明:高钛型高炉渣混凝土抗压强度高于设计要求;随再生骨料取代率的提高,高钛型高炉渣再生混凝土抗压强度降低;在满足设计强度的条件下,要求设计强度越高再生骨料取代率越低。     

再生粗细骨料混凝土基本力学性能试验研究

试验中配制了不同水灰比、粗骨料取代率、细骨料取代率的再生混凝土,对其进行了基本力学性能试验,测试了立方体抗压强度、轴心抗压强度、劈裂抗拉强度,考察了受压破坏过程与破坏形态,分析了再生粗、细骨料、水灰比对再生混凝土破坏形态及抗压强度等的影响。试验结果表明:再生粗骨料、细骨料配制的再生混凝土的破坏形态与普通混凝土破坏形态相似;再生混凝土的抗压强度随着水灰比、再生粗、细骨料取代率的增大而降低;当再生粗骨料取代率大于75%时,再生混凝土抗压强度较普通混凝土有显著下降;当再生细骨料取代率小于30%时,再生细骨料对再生混凝土抗压强度的影响很小;当再生混凝土完全使用再生粗、细骨料时,各水灰比下再生混凝土抗压强度较普通混凝土下降了36%~42%;通过回归分析,提出了再生混凝土劈裂抗拉强度及轴心抗压强度与立方体抗压强度的换算公式。     

碱激发再生骨料纤维混凝土的工作性和力学性能研究

研究了碱激发剂浓度（2%、5%、8%）和再生粗骨料取代率（0、25%、50%、75%、100%）对PVA纤维混凝土坍落度、抗压强度、劈裂抗拉强度和轴心抗压强度的影响,建立了碱激发再生骨料纤维混凝土的力学指标换算式。结果表明：随着再生粗骨料取代率和碱激发剂浓度的增加,混凝土拌合物的坍落度降低;试件的抗压强度、劈裂抗拉强度和轴心抗压强度均随着再生粗骨料取代率的增加而减小,随着碱激发剂浓度的增加而增大;建立的抗压强度分别与劈裂抗拉强度和轴心抗压强度的换算式具有较高的拟合精度。     

再生混凝土的基本性能研究

设计并完成了在掺与不掺减水剂两种配合比下,再生粗骨料取代率分别为0、30%、50%、100%的再生混凝土的和易性、立方体抗压强度、棱柱体抗压强度的相关试验,并以天然骨料混凝土作为基准进行了对比分析。试验结果表明,粗骨料取代率对混凝土的流动性、粘聚性与保水性有不同的影响,适量的减水剂可以增强混凝土的流动性;在水灰比相同的情况下,再生粗骨料取代率为30%时再生混凝土立方体抗压强度和轴心抗压强度都高于普通混凝土;再生混凝土的抗压强度随龄期的发展和普通混凝土比较相近。     

高钛重矿渣不同掺量对混凝土强度与保温性能的影响研究

攀钢高钛重矿渣是一种强度高、化学稳定性好和多孔形貌的石质材料。为了研究其作为混凝土粗骨料对混凝土强度与保温性能的影响,分别配置了高钛重矿渣替代率为50％、60％、70％、80％、90％、100％的强度等级为C30的混凝土,以此对矿渣混凝土力学性能、保温性能进行试验,并跟同条件普通碎石混凝土进行对比分析。研究结果表明,矿渣混凝土立方体抗压强度、劈拉强度、轴心抗压强度都略高于普通混凝土,并随着粗骨料替代率提高而增强,向导热系数则低于普通混凝土。     

碎粘土砖粗骨料再生混凝土强度试验研究

对4种碎粘土砖粗骨料取代率(0、20%、30%和50%)在4个龄期(3d、7d、14d和28d)的96个混凝土试件进行了抗压强度和轴心抗拉强度试验,试验的再生混凝土净水灰比为0.45,目标强度等级为C30。在试验数据及参考文献数据的基础上,分别建立碎粘土砖粗骨料再生混凝土立方体抗压强度随龄期变化的经验公式及其28d龄期立方体抗压强度随粗骨料取代率变化的经验公式;回归得出碎粘土砖粗骨料再生混凝土轴心抗拉强度随龄期变化的经验公式,并建立各个龄期轴心抗拉强度与立方体抗压强度的换算关系。     

取代率对地聚物再生砖混凝土砌块性能的影响

为寻求一种新型绿色建筑墙体,以粉煤灰、矿渣两种工业废料为混凝土基底,再生砖作为粗骨料部分或完全取代天然骨料,制备不同砖骨料取代率下的地聚物再生砖混凝土砌块。通过混凝土砌块抗压强度试验、抗折强度试验,对不同砖骨料取代率(0%、25%、50%、75%、100%)下的地聚物再生砖混凝土砌块抗压强度、抗折强度及试验曲线进行分析,探究砖骨料取代率对地聚再生砖混凝土砌块性能的影响。试验结果表明,随着砖骨料取代率的增大,地聚物再生砖混凝土砌块的抗压强度、抗折强度逐渐下降,而相应的地聚物再生砖混凝土砌块抗压、抗折荷载-位移曲线上升段斜率也逐渐下降;地聚物再生砖混凝土砌块抗折强度与抗压强度比值可保持在1/9.4～1/7.0范围内,且最低抗压强度等级高于MU7.5,符合混凝土砌体规范要求。     

再生粗骨料含量对再生混凝土力学性能的影响分析

为了研究再生粗骨料取代率对再生混凝土力学性能的影响,利用废弃混凝土为再生粗骨料来源,研究取代率从0%至100%变化,中间级差为10%的11种再生混凝土,制作了33个标准立方体、33个标准棱柱体和33个尺寸为150 mm×150 mm×550 mm的棱柱体再生混凝土试件,依标准试验方法进行力学性能测试。通过试验,获取了再生混凝土取代率与立方体抗压强度、轴心抗压强度、抗折强度、应变延性系数、耗能系数、割线刚度和损伤度等力学性能指标之间的关系。研究结果表明:随着再生粗骨料取代率的增加,再生混凝土立方体抗压强度和轴心抗压强度总体呈现增长的趋势;抗折强度呈现先增长后减小的趋势;弹性模量总体呈现减小的趋势;延性系数、耗能系数、割线刚度总体均呈现减小的趋势但减小幅度较小;再生混凝土的刚度退化和损伤累积过程与天然混凝土较为一致。综合考虑再生混凝土基本力学性能指标和经济性能指标,建议以30%~40%作为再生混凝土的最优取代率。     

基于静载强度分布的再生混凝土疲劳强度预测

在同济大学再生混凝土材料与结构研究组完成的大量再生混凝土静载抗压强度试验基础上,对再生混凝土静载抗压强度分布特征进行统计分析,得出再生混凝土的静载抗压强度可以用正态分布模型来描述;研究了不同粗骨料取代率情况下再生混凝土轴心静载抗压强度均值和方差的变化规律,对统计参数采用皮尔逊χ2拟合优度检验法进行了检验;基于文献研究的成果,推导出了再生混凝土疲劳寿命概率分布表达式和疲劳强度表达式,对比分析了不同粗骨料取代率、不同应力比情况下再生混凝土的疲劳强度变化规律。结果表明:随着再生粗骨料取代率的增加,再生混凝土的疲劳强度呈现出降低趋势;根据推导的表达式可以估算不同疲劳寿命、不同保证率下的再生混凝土轴心抗压疲劳强度,为再生混凝土路面设计提供了依据。     

多因素对再生骨料透水混凝土性能的影响及其协同优化研究

研究了骨料级配、水灰比、砂率、设计孔隙率、胶骨比等因素对再生骨料透水混凝土透水系数、抗压强度与弯拉强度的影响;并通过改变水泥品种、添加增强剂、电炉渣与再生骨料复配等方式协同优化再生骨料透水混凝土透水性能、力学性能、抗冻性能、路用性能。结果表明:再生骨料透水混凝土抗压强度和透水性能影响因素主次顺序均为:设计孔隙率>骨料级配>砂率>水灰比;建议再生骨料透水混凝土设计孔隙率为10%~20%,水灰比为0.29~0.32,砂率控制在5%~10%,胶骨比为0.29;采用电炉渣可以大幅提升透水混凝土的力学性能和耐磨性能,但其透水性和抗冻性相差不大。     

考虑粗骨料品质和取代率的再生混凝土抗压强度计算

再生混凝土的粗骨料表面存在硬化砂浆和大量的界面结构,致使其抗压强度较普通混凝土的有所降低,且受压破坏情况更为复杂。为建立一个普遍适用的再生粗骨料混凝土抗压强度计算公式,试验中采用不同再生粗骨料品质、不同取代率的再生混凝土,研究了胶水比、再生粗骨料的品质和取代率对再生混凝土抗压强度的影响,并分析了再生粗骨料吸水率、表观密度和压碎指标等品质特征参数和其影响因子的相关性。在普通混凝土Bolomey抗压强度公式的基础上,建立了考虑骨料品质和取代率的再生粗骨料混凝土抗压强度计算公式,并与常用的抗压强度计算公式的计算结果进行了误差比较。研究结果表明：再生粗骨料混凝土抗压强度与胶水比、取代率之间均呈线性关系,并且再生粗骨料的品质对再生混凝土抗压强度影响显著;误差分析表明,与试验结果相比,普通混凝土Bolomey抗压强度公式的最大误差约为16.51%,考虑有效胶水比的再生粗骨料混凝土抗压强度的最大误差约为36.33%,而考虑再生粗骨料品质差异和取代率的再生混凝土抗压强度的最大误差仅为4.90%,具有较高的精度和较好的适用性。     

DSP强化与预处理的再生骨料混凝土强度及破坏机理分析

研究DSP浆液预处理再生骨料混凝土的强度和直接在组分中加入DSP浆液强化再生混凝土的强度,并与基准再生混凝土进行对比。试验结果表明,无论是立方体抗压强度,还是棱柱体抗压强度,DSP浆液强化再生混凝土的强度均为最高,比基准再生混凝土棱柱体强度提高25.6%(或26.7%);而对于DSP浆液预处理再生骨料混凝土,7 d立方体抗压强度高于基准再生混凝土,28 d立方体抗压强度则低于基准再生混凝土,28 d棱柱体抗压强度则各有高低。并对再生混凝土的破坏机理进行了分析。     

超声回弹综合法检测再生混凝土抗压强度试验研究

为了在实际工程中推广应用再生混凝土,需要加强其质量控制的研究,因此有必要开展再生混凝土无损检测技术的研究.针对 C20～C40 再生混凝土,进行了系统的超声回弹综合法检测其抗压强度试验研究.试验结果表明,与相同强度等级的普通混凝土相比,再生混凝土的超声声速和回弹值均降低;再生混凝土的抗压强度和超声声速以及回弹值之间存在一定的相关关系,但是,普通混凝土抗压强度与超声声速和回弹值的关系不适用于再生混凝土.基于本研究获得的再生混凝土的超声声速和回弹值试验结果,分别建议了再生混凝土抗压强度与超声声速的关系、抗压强度与回弹值的关系、以及抗压强度与超声声速和回弹值三者之间和的综合关系(即再生混凝土的测强曲线).     

Research on mechanical behavior of recycled aggregate concrete after high temperatures

以历经最高温度、再生粗骨料取代率、粗骨料类型、混凝土强度为变化参数,设计和制作了168个再生混凝土标准棱柱体试件,对其进行高温后的物理及力学性能试验。试验中观察了高温后试件的表观变化及其受力破坏形态,获取了再生混凝土的高温烧失率以及各试件的轴心受压全过程应力-应变曲线,通过分析各变化参数对历经高温后再生混凝土的物理及力学性能的影响规律,根据最高受火温度和质量烧失率分别提出高温后再生混凝土轴心抗压强度评估公式。结果表明：随着温度的提高,高温后再生混凝土由青灰色变为棕灰色,最后呈灰白色,出现温度裂缝及剥落现象;烧失率随着温度的提高、取代率的增大和强度的降低而显著增大;温度对高温后再生混凝土破坏形态及力学性能的影响最大,温度越高,其轴心受压破坏时的裂缝带越宽,破坏程度越严重;随着温度的升高,其弹性模量的衰减程度要比峰值应力的大;相比卵石骨料再生混凝土,高温对碎石骨料再生混凝土力学性能的影响更为显著;混凝土强度和再生粗骨料取代率变化对高温后再生混凝土的力学性能无明显影响。基于试验结果提出的高温后再生混凝土轴心抗压强度的评估计算结果与实测结果吻合较好。     

钢纤维增强地聚物再生混凝土单轴受压全曲线试验

为增强再生混凝土的抗压强度及延性,并进一步减少水泥制备造成的碳排放,采用粉煤灰/矿渣基地聚物100%取代再生混凝土中的普通硅酸盐水泥,并掺入钢纤维制备出钢纤维增强地聚物再生混凝土(SFGRC)。为研究其抗压性能,配制得到再生粗骨料取代率分别为0%、30%、50%、70%和100%,及钢纤维体积掺量分别为0%、0.5%、1.0%和1.5%的14组钢纤维增强地聚物再生混凝土试件,并进行单轴受压全曲线试验。结果表明：随着钢纤维的掺入,SFGRC的破坏模式由脆性向延性转变;立方体抗压强度、峰值应力对应应变、受压韧性及延性随钢纤维掺量的增加而增加;立方体抗压强度、弹性模量及受压韧性随再生粗骨料取代率的增加而降低,但峰值应力对应应变增加。引入钢纤维体积掺量和再生粗骨料取代率,对Carreira-Chu混凝土单轴受压本构模型的下降段进行修正,提出了适用于SFGRC的单轴受压本构模型,其计算结果与相应试验结果均吻合良好。     

再生混凝土抗压强度试验研究

通过对实验室及室外等3种不同的废弃混凝土再生后进行抗压强度试验,研究了取代率分别为0,40％,70％,100％的再生粗骨料混凝土及再生细骨料混凝土抗压强度.研究结果表明,再生混凝土的取代率对再生混凝土的抗压强度影响很大.室内与室外骨料再生混凝土的抗压强度变化规律不同.针对实验提出了再生混凝土抗压强度与取代率关系的公式.     

Experiments on stress-strain curve of steel fiber reinforced geopolymer recycled concrete under uniaxial compression

为增强再生混凝土的抗压强度及延性，并进一步减少水泥制备造成的碳排放，采用粉煤灰/矿渣基地聚物100％取代再生混凝土中的普通硅酸盐水泥，并掺入钢纤维制备出钢纤维增强地聚物再生混凝土(SFGRC)。为研究其抗压性能，配制得到再生粗骨料取代率分别为0%、30%、50%、70%和100%，及钢纤维体积掺量分别为0%、0.5%、1.0%和1.5%的14组钢纤维增强地聚物再生混凝土试件，并进行单轴受压全曲线试验。结果表明：随着钢纤维的掺入，SFGRC的破坏模式由脆性向延性转变；立方体抗压强度、峰值应力对应应变、受压韧性及延性随钢纤维掺量的增加而增加；立方体抗压强度、弹性模量及受压韧性随再生粗骨料取代率的增加而降低，但峰值应力对应应变增加。引入钢纤维体积掺量和再生粗骨料取代率，对Carreira-Chu混凝土单轴受压本构模型的下降段进行修正，提出了适用于SFGRC的单轴受压本构模型，其计算结果与相应试验结果均吻合良好。