基于正交试验的粉煤灰-硅锰渣再生混凝土力学性能研究

为研究固体废弃物取代混凝土原材料的适用性及对混凝土性能的影响,对16组粉煤灰-硅锰渣再生混凝土试块进行正交试验,研究当粉煤灰体积取代胶凝材料、硅锰渣体积取代砂、再生骨料质量取代粗骨料时不同取代量对混凝土坍落度、立方体抗压强度和劈裂抗拉强度的影响。结果表明:当粉煤灰取代量为40%(体积分数)时,混凝土坍落度提高率最大,为14.5%,立方体抗压强度和劈裂抗拉强度均降低,降低率分别为7.2%、22.8%;硅锰渣的取代会降低混凝土坍落度,当硅锰渣取代量为80%(体积分数)时,立方体抗压强度和劈裂抗拉强度的降低率最小,分别为0.5%、11.5%;再生骨料的取代会降低混凝土坍落度,当再生骨料取代量为100%(质量分数)时,立方体抗压强度的降低率为1.9%,劈裂抗拉强度的降低率为12.4%。通过优化模型NSGM(1,4)对混凝土立方体抗压强度进行模型预测,模型模拟平均相对误差为0.542%,模型预测平均相对误差为2.727%。     

再生轻骨料混凝土抗压强度指标换算关系研究

为了研究再生轻骨料混凝土立方体抗压强度和轴心抗压强度,以及两者之间的换算关系,以再生轻粗骨料取代率为变化参数,制作了15个标准立方体试块和15个标准棱柱体试块,进行抗压强度试验.实测了试块的抗压强度,探讨了不同再生轻粗骨料取代率对于再生轻骨料混凝土抗压强度的影响规律,采用数据统计回归的方法,得到了再生轻骨料混凝土轴心抗压强度和立方体抗压强度之间的换算关系.研究结果表明:再生轻骨料混凝土的抗压强度均低于普通混凝土的抗压强度;随着再生轻粗骨料取代率的增加,再生轻骨料混凝土的抗压强度逐渐降低;再生轻骨料混凝土轴心和立方体抗压强度之间的换算关系和普通混凝土并不相同;基于实测数据,建立了再生轻骨料混凝土抗压强度指标之间的换算关系式.     

再生混凝土的物理与力学性能试验研究

为了研究再生混凝土的基本性能,以某项目中服役预应力混凝土电杆为再生粗骨料来源,进行物理性能试验.以再生粗骨料取代率为设计参数,制作4组立方体标准试块和4组棱柱体标准试块,进行强度试验.测定再生粗骨料的表观密度、堆积密度、吸水率和含水率等物理性能指标,获取立方体抗压强度、轴心抗压强度、泊松比和弹性模量等力学性能指标,并引入取代率影响因子,修正再生混凝土强度指标之间的换算关系和弹性模量计算公式,研究结果表明:随着取代率的增加,强度总体上呈现出“中间大,两头小”的变化趋势;再生混凝土的泊松比、弹性模量变化幅度较小,处于工程误差允许范围之内;修正后的强度指标换算关系表达式和弹性模量的计算式简单实用,拟合优度高,分别达到了0.994和1.000.     

高性能再生混凝土的配制与性能探讨

为了有效保护生态环境,践行低碳经济高质量发展战略,再生混凝土作为“绿色混凝土”得到重视。对高性能再生混凝土进行配合比设计,研究粗细再生骨料对混凝土坍落度、抗压强度的影响。结果表明：在坍落度、抗压强度的影响程度方面,再生粗骨料取代率（A）强于再生细骨料取代率（A）;且当A=30%、A=10%,再生混凝土坍落度最优,28d抗压强度性能达到最优。     

砂率对再生混凝土强度及干燥收缩性能影响

试验以不同砂率为变量,研究了100％再生粗骨料取代率C30再生混凝土的强度及干燥收缩性能,并与普通混凝土试件进行对比.试验结果表明,在相同配比条件下随着砂率的增加,新拌混凝土坍落度值有所降低,含气量有所加大,100％再生粗骨料混凝土与普通混凝土的抗压强度趋于平稳,变化不大;100％再生粗骨料混凝土与普通混凝土对比强度略有降低;在相同配比条件下随着砂率的增加,100％再生粗骨料混凝土与普通混凝土的干燥收缩长度变化率都略有增加,120 d后趋于平稳,180 d混凝土的干燥收缩长度变化率与砂率呈良好的线性关系.     

再生粗骨料粒径对混凝土力学和耐久性能的影响

为了改善粗骨料系统并进一步提高再生混凝土的性能，在不改变天然粗骨料级配的情况下制备了再生粗骨料取代率分别为64%和36%的两个系列再生混凝土，研究了混合粗骨料体系中不同粒径(5～<10 mm、10～<20 mm、20～31.5 mm)天然/再生粗骨料对混凝土工作性、力学性能、耐久性能的影响。结果表明，当再生粗骨料总取代率不变时，随着再生粗骨料取代粒径增大，再生混凝土的坍落度/扩展度不断增大，抗压强度、抗折强度与弹性模量基本呈增大趋势，电通量和碳化深度逐步降低。在再生粗骨料取代率较高条件下，提高20～31.5 mm再生粗骨料的比例，更有利于改善再生混凝土的力学性能与耐久性能。     

再生混凝土抗碳化性能试验研究

通过9种不同再生粗骨料、再生细骨料取代率下再生混凝土快速碳化试验,系统研究了再生骨料类型及其取代率对再生混凝土抗碳化性能的影响规律.基于试验,分析了分别经受3d、7d、14d和28d碳化试验后再生混凝土碳化深度和立方体抗压强度变化率;提出了再生混凝土28 d碳化深度预测模型;研究了28 d碳化作用后不同取代率下钢筋再生混凝土抗压承载力.试验结果表明,碳化作用导致混凝土立方体抗压强度升高,且提高幅度随再生骨料取代率的增加而增大;再生混凝土抗碳化性能与普通混凝土相比有所降低,各阶段碳化深度较大,且发展较快;再生骨料的掺入对混凝土碳化后抗压承载力具有不利影响;基于本文提出的再生混凝土碳化深度预测值与试验结果符合较好.     

粉煤灰掺量对再生混凝土力学性能和抗冻性的影响研究

研究粉煤灰掺量、再生粗骨料取代率对再生混凝土抗压强度和抗折强度的影响,并对再生混凝土在不同冻融循环次数下的抗压强度和质量损失率进行了研究.结果表明:随着粉煤灰掺量的增加,再生混凝土抗压强度呈先增大后降低的趋势,当粉煤灰掺量为15%,再生粗骨料取代率为30%时,再生混凝土的抗压强度达到最大;粉煤灰掺量对抗折强度提高幅度较小;在冻融循环低于50次时,试块抗压强度下降速度较缓,此后下降速度加快,当冻融循环达到150次时,强度损失最大;再生粗骨料取代率对试块的抗冻性影响高于粉煤灰掺量.建立了考虑再生粗骨料取代率、粉煤灰掺量因素的冻融循环作用下再生混凝土抗压强度指数衰减规律预测模型.     

GFRP筋与再生混凝土粘结性能试验研究

为了系统研究GFRP直径、再生混凝土粗骨料取代率、立方体抗压强度及劈裂强度四因素对GFRP筋再生混凝土间粘结性能的影响,按照CSA标准设计制作了12组标准粘结试验并进行抗拔试验。试验结果表明,再生混凝土粗骨料取代天然骨料对粘结破坏形态影响不大,破坏形态以拔出破坏为主;但平均粘结强度随着再生混凝土粗骨料取代率的增大而下降;立方体抗压强度、劈裂强度两者对平均粘结强度的影响较为相似,均显示出随强度下降而下降的趋势;由于剪力滞后的影响,平均粘结强度随GFRP筋直径的增大而下降。     

RAC配合比设计及力学性能试验研究

将收集的三种不同来源的废弃混凝土,制备成再生粗骨料RA-I、RA-II和RA-III.并分别对再生混凝土进行配合比设计,通过(RAC)力学性能试验,研究了不同取代率及不同使用寿命的骨料对再生混凝土抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度的影响.研究结果表明:在不同取代率的情况下,立方体抗压强度、轴心抗压强度基本均超过普通混凝土的相应强度;对于劈裂抗拉强度,骨料RA-I随着取代率的增加相继增长;骨料RA-II和骨料RA-III随着取代率的增加呈先增加后降低的趋势;对于抗折强度,随着取代率的增加而呈先降低后持续增高的趋势.     

Influence of recycled sand and gravel on the rheological and mechanical characteristic of concrete

The objective of this paper is to investigate the influence of type and dosage of recycled sand (RS) and gravel on the fresh and mechanical properties of concrete. Experimental program was conducted on concretes made with different ratio of substitutions (15, 30, 70, and 100%) of natural sand and gravel with RS and gravel. At the fresh state, slump, air content, and density were measured at the exit of the mixer, and then at 30, 60, and 90 min after mixing. Tests were also performed for compressive strength at the age of 1, 7, and 28 days, whereas elastic modulus measurements were done at 28 days. The results indicated that maintaining the workability of recycled aggregate concrete depends on sand or gravel substitution and their rates. Up to 30 min, slump values were decreased, but after that, no substantial change in slump values was observed. Air content increased and density decreased, with increasing recycled aggregate content (sand or gravel). Mechanical properties, such as compressive strength and modulus of elasticity, were lower than those of reference concrete.     

同掺再生粗细骨料混凝土的力学与耐久性能研究

为了探讨同时掺入大掺量再生粗骨料和细骨料制备C40及以上强度等级再生混凝土的可行性,在C45天然骨料混凝土配合比的基础上,采用II类再生粗骨料、I类再生细骨料,以同掺再生粗细骨料质量替代率为25%、50%、75%、100%配制了4组再生混凝土,研究了再生粗细骨料替代率对再生混凝土基本力学性能和耐久性能的影响规律。结果表明:当同掺再生粗细骨料的替代率为25%时,混凝土的力学性能下降很小,替代率为50%、75%的混凝土的抗压强度分别达到C45、C40等级,替代率100%的全再生粗细骨料混凝土的28 d抗压、劈拉、轴压强度和弹性模量等力学性能指标较天然骨料混凝土降低12.0%~23.2%,并达到C35抗压强度等级。增加再生粗细骨料的替代率会降低混凝土的耐久性,但即使是全再生粗细骨料混凝土仍可获得高的耐久性,其抗碳化性能、抗氯离子渗透性、抗冻性能分别达到T-IV、RCM-IV和F300等级,说明在混凝土中同时掺用50%及以上再生粗细骨料配制C40及以上强度等级的再生混凝土是可行的。     

基于正交试验的透水再生混凝土性能优化试验研究

透水混凝土在缓解城市内涝、噪音效应和热岛效应等方面具有广泛的应用前景,但多孔导致的强度偏低限制了其进一步推广应用。本文采用再生粗骨料和聚丙烯纤维配制高性能透水再生混凝土,设计五因素四水平正交试验,采用极差法分析水胶比、目标孔隙率、再生粗骨料取代率、粉煤灰掺量和聚丙烯纤维掺量对透水再生混凝土抗压强度、有效孔隙率、透水系数的影响规律。结果表明：透水再生混凝土抗压强度影响因素的主次顺序为目标孔隙率>再生粗骨料取代率>水胶比>聚丙烯纤维掺量>粉煤灰掺量;透水再生混凝土抗压强度最大为48.26 MPa,此时透水系数为1.96 mm/s;随着目标孔隙率的提高抗压强度呈线性下降的趋势;40%再生粗骨料等质量取代天然粗骨料后,透水再生混凝土的抗压强度达到28.7 MPa,提高119.08%,透水系数增加9.44%;掺入0.11%体积掺量的聚丙烯纤维后透水再生混凝土的抗压强度达到27.4 MPa,提高幅度为10.48%,而且透水性能不会降低。研究结果可以为高性能透水再生混凝土的制备提供依据。     

回收轮胎钢纤维再生骨料混凝土基本力学性能试验研究

混凝土的基本力学性能与破坏形态是反映试件在不同受力状态下承载能力与韧性的重要指标。为了研究回收轮胎钢纤维(RTSF)再生骨料混凝土的基本力学性能,试验设计了8组不同种类的混凝土试件。通过坍落度、含气量、立方体抗压、劈裂抗拉与抗折试验,系统的探究了RTSF体积掺量(0.25%、0.5%、0.75%和1.0%)和再生骨料取代率(质量分数分别为50%、75%和100%)对混凝土基本力学性能以及破坏形态的影响。研究表明:随着再生骨料取代率的升高,混凝土拌合物坍落度减小、含气量增大,各项力学性能均产生不同程度的降低;RTSF能够有效提高再生骨料混凝土的基本力学性能,且试件的破坏形态随RTSF掺量的增加呈现出明显的延性破坏特征。综合各项指标,当再生骨料取代率为50%时,RTSF体积掺量为0.5%的RTSF再生骨料混凝土力学性能最佳。其试件立方体抗压强度(28 d)较普通混凝土仅降低1.0%,而劈裂抗拉强度与抗折强度较普通混凝土分别提高9.6%和12.5%。此外其弯曲韧度指数I₅、I₁₀和I₂₀分别为普通混凝土的2.7倍、3.8倍和4.8倍。     

废瓷砖再生骨料对砂浆及砼性能的影响

利用废弃瓷砖制备再生粗、细骨料以取代天然砂石,研究了废瓷砖再生骨料对砂浆、混凝土性能的影响;并通过劈裂实验及抗折实验,对比分析了再生骨料、天然碎石与水泥石的界面粘结性能.结果表明:在相同配比条件下,与天然砂石集料相比,废瓷砖再生骨料有利于提高砂浆、混凝土的强度,减小干缩率,但会导致工作性变差.在相同龄期条件下,不同类型骨料-水泥石的界面粘结强度均随水灰比的降低而增大.在相同水灰比条件下,废瓷砖再生骨料-水泥石界面28 d劈裂强度、抗折强度均较碎石-水泥石界面的要大,表明再生骨料-水泥石界面粘结性能更好.     

利用砖混建筑废弃物制备再生混凝土的性能研究

由砖混建筑废弃物制备的再生粗骨料通常含有部分碎砖粗骨料。为研究碎砖含量对混凝土性能的影响,将再生混凝土粗骨料和碎砖粗骨料按不同比例(体积分数)混合制备混合型再生粗骨料,并以30%的取代率取代天然骨料浇筑混凝土试块进行试验研究。研究结果表明:混凝土破坏时,天然粗骨料沿粗骨料与砂浆之间的界面过渡区断裂失效,而碎砖粗骨料则是贯穿粗骨料内部断裂失效;当碎砖含量不超过18%时,对混凝土抗压强度和抗氯离子渗透性能没有明显影响,碎砖含量超过18%时,抗压强度和抗氯离子渗透性明显下降;碎砖含量越大,混凝土抗盐冻能力越差;当砖含量不变时,水灰比越高,再生碎砖粗骨料对混凝土抗压强度的不利影响越小。     

内填充再生混凝土短柱单轴抗压试验研究

再生骨料混凝土要想应用在钢筋混凝土结构构件上,不仅在力学性能方面满足结构所需的性能指标要求,还应在耐久性能方面满足结构设计使用寿命年限的要求.因再生骨料混凝土在耐久性能方面与普通混凝土相比存在诸多性能不稳定因素,直接导致再生骨料混凝土在实际应用当中受到很大的限制.本试验研究为了尝试提高再生骨料混凝土耐久性能的一种方法,制作了内填充再生骨料混凝土短柱,并对其进行了单轴抗压试验研究,从力学性能方面研究内填充再生混凝土试件的整体工作性能.试验结果表明,内填充再生骨料混凝土短柱的轴向变形能力与普通整体浇筑钢筋混凝土短柱较接近,并具有良好的韧性.