成型方式对再生混凝土性能影响的试验研究

通过试验研究了真空脱水、净浆裹石和粗骨料预湿三种成型方式对再生粗骨料混凝土抗压强度和抗氯离子渗透性能的影响。结果表明:(1)随着真空度的增加,再生粗骨料混凝土抗压强度是先增大后减小,最佳真空度为0.06MPa;抗氯离子渗透性能是先增强后减弱,最佳真空度为0.04MPa。(2)净浆裹石对再生粗骨料混凝土抗压强度和抗氯离子渗透性能有一定的影响。用水泥和75%的水拌制的净浆裹石能明显提高再生粗骨料混凝土的抗压强度;用水泥和50%的水拌制的净浆裹石能明显改善再生粗骨料混凝土的抗氯离子渗透性能。(3)再生粗骨料混凝土抗压强度随着预湿再生粗骨料水量的增加而增大;抗氯离子渗透能力随着预湿再生粗骨料水量的增加是先增强后减弱,最佳预湿用水量为配合比水量的3%。     

净浆裹骨料工艺增强机理探讨

本文借助扫描电子显微镜、能谱仪对混凝土的界面结构进行了观察和分析,并对AEP(即净浆裹骨料)工艺的增强机理进行了探讨。观察发现,AEP工艺使混凝土粗骨料-水泥石界面的结构得到了很大的改善。采用AEP工艺后,粗骨料表面为定向排列的板状Ca(OH)_2结晶消失,而代之以纤维状的C-S-H凝胶,界面区密实度提高,从而使界面粘结强度提高。分析认为产生这种效果的原因是由于AEP工艺改善了混凝土的均匀性,减少了水分向粗骨料表面的集中;同时,包裹在骨料周围的净浆,有利于在界面区形成C-S-H凝胶,这两方面作用的结果使混凝土的界面结构得到了改善。     

骨料裹浆厚度对混凝土性质影响之研究

为探讨骨料裹浆厚度对混凝土性质的影响,并验证富勒致密配比法之可行性,采用富勒致密配比法设计了3种水胶比(mw/mb=0.28,0.32,0.40)与不同裹浆厚度(t=10,20,30 μm),共计9组混凝土配比.结果显示:利用富勒曲线为理论基础设计之骨料架构及表面积理论估算浆量方式可应用于一般混凝土设计,并可进一步符合自密实混凝土高流动性之要求;而骨料裹浆厚度愈大者,表示浆量愈多,虽然混凝土早期强度较高,但在龄期达56 d后却是骨料裹浆厚度越小,混凝土强度与耐久性越佳.     

纳米SiO_2改性再生骨料混凝土工程应用研究及实体性能监测

研究采用纳米SiO2浸渍再生粗骨料的方式对再生骨料混凝进行改性处理,将经纳米改性和未经纳米改性的再生骨料混凝土应用于实际框架结构工程中,并以普通预拌混凝土作对照,采用同配合比的三种混凝土各原位浇筑一根梁,对这三根结构对称、受荷相似的梁开展构件应变监测,同时对同批浇筑的试块进行试验室力学性能测试,进行对比分析,探索纳米SiO2对再生骨料混凝土的改性效果及其应用可行性。分析结果表明未经纳米改性处理的再生骨料混凝土力学性能劣于同配合比的普通预拌混凝土,但经过纳米SiO2改性处理的再生骨料混凝土力学性能明显改善,其强度与变形性能可与普通预拌混凝土相当。研究同时证明,冬季低温施工对于混凝土、尤其是再生骨料混凝土的强度提升及抵抗变形能力发展具有较大的不利影响。     

纳米SiO2在不同分散条件下对水泥基材料微观结构、性能的影响

采用手工搅拌、高速研磨搅拌以及高速研磨搅拌加超声波震荡这3种方法对纳米SiO2进行分散处理,研究了不同处理方式下纳米SiO2对水泥浆体性能的影响.用扫描电镜(SEM)观测了浆体微观结构,并采用紫外-可见分光光度法测定了在不同分散方法下纳米SiO2的分散程度.结果表明,采用后2种方法处理的纳米SiO2分散程度更高,可大幅提高水泥砂浆的抗压、抗折强度,使砂浆水化产物结构均匀,更密实.     

再生混凝土硬化浆体水化特性试验研究

以再生粗骨料取代率和品种为变量,采用同步热分析法测定了不同龄期再生混凝土硬化浆体中Ca(OH)₂含量,研究了各因素对再生混凝土水化特性的影响规律。试验结果表明,再生混凝土硬化浆体Ca(OH)₂含量比普通混凝土低,再生粗骨料掺量越大,降幅越大,早龄期时差异更大;再生粗骨料原始混凝土强度对再生混凝土水化特性影响不大,再生粗骨料吸水率对再生混凝土水化特性影响显著。基于试验Ca(OH)₂含量,计算了混凝土中水泥水化度,引入再生粗骨料影响系数A,建立了再生混凝土硬化浆体的水泥水化度计算表达式。     

纳米SiO2对混凝土耐蚀性能和溶蚀寿命的影响

为研究纳米SiO2对溶蚀混凝土损伤的影响,选取浓度为2 mol/L的NH4 Cl溶液为侵蚀介质,对普通混凝土和纳米SiO2混凝土分别溶蚀0、4、9、28、45、64 d,测试了试件的抗压强度耐蚀系数.利用核磁共振(NMR)技术、场发射扫描电镜(SEM)和热分析仪研究了试样的组织结构.应用灰色系统理论建立了混凝土寿命GM(1,1)预测模型.结果 表明:普通混凝土和纳米SiO2混凝土的抗压强度均随溶蚀龄期的延长而不断降低;纳米SiO2有效提高了混凝土在服役水环境条件下的结构可靠度,纳米SiO2混凝土抗压强度耐蚀系数比普通混凝土高11.04％;纳米SiO2可有效改善混凝土微结构缺陷,使微观结构更加致密,减缓了侵蚀介质在混凝土内部的扩散传输速率;通过GM(1,1)模型预测得到纳米SiO2混凝土溶蚀寿命是普通混凝土的2.4倍.     

再生粗骨料预处理及再生混凝土徐变试验研究

采用预湿法、净浆裹石法和掺硅灰净浆裹石法对再生粗骨料进行预处理,然后制备再生混凝土.研究不同再生粗骨料取代率(质量分数)和不同再生粗骨料预处理法对再生混凝土徐变性能的影响.以普通混凝土徐变预测模型(ACI209模型)为基础,考虑再生粗骨料取代率、预处理法的影响,提出了再生混凝土徐变预测模型(修正ACI209模型).结果表明:加荷150d时,再生粗骨料取代率50%,100%的再生混凝土总徐变度较普通混凝土分别增加19%和53%;3种预处理方法对减小再生混凝土的徐变变形均有明显效果,能使加荷150d的再生混凝土徐变度降低11%到24%.修正ACI209模型对再生混凝土徐变的预测效果良好.     

裹浆形式对再生混凝土性能及界面过渡区的影响分析

通过对裹浆再生混凝土进行新拌、耐久性以及力学性能试验,研究了3种再生骨料裹浆形式对裹浆再生混凝土性能的影响。从实验结果可以发现:以养护方法为烘干的裹浆形式(B形式)裹浆的再生混凝土,随龄期增大致密性也越好,说明其耐久性较好,同时其抗压强度尤其是晚期强度也最高,特别是微观试验进一步验证了B形式对混凝土性能以及界面过渡区的改善作用,故可表明该方法裹浆效果最好。另外,裹浆再生混凝土较未裹浆混凝土性能确有提高,特别是晚期抗压强度,故建议实际生产中多利用裹浆技术,既可提高强度,又可节约能源。     

剑麻纤维珊瑚混凝土微观结构研究

为研究不同硅灰掺量下剑麻纤维增强珊瑚混凝土的微观结构,通过扫描电镜(SEM)对剑麻纤维增强珊瑚混凝土中的珊瑚骨料-浆体界面过渡区、浆体-剑麻纤维界面过渡区及水泥浆体三个部分的形貌与微观结构特征进行分析,为剑麻纤维增强珊瑚混凝土其它性能及应用提供参考。试验结果表明:珊瑚骨料与水泥浆体粘结性能优良,剑麻纤维与硬化水泥浆体之间的间隙很小,结合比较紧密,硅灰掺量为20%~30%的水泥浆体中的C-SH凝胶尺寸细小,硬化体呈现整体化结构。     

珊瑚混凝土骨料净浆界面区强度

采用纳米压痕和劈裂试验方法,研究了珊瑚骨料与水泥净浆界面试件在不同养护龄期的纳米压痕弹性模量、纳米压痕硬度、界面黏结劈拉强度、水泥净浆抗压强度和劈拉强度,以及它们之间的相关性.结果 表明:与普通混凝土类似,珊瑚混凝土存在薄弱的界面过渡区(ITZ),内掺10％珊瑚微粉能够强化珊瑚骨料-水泥净浆界面的宏观和纳米力学性能,界面黏结劈拉强度不仅与水泥净浆抗压强度、劈拉强度间存在显著线性关系,还与ITZ、水泥净浆基体的纳米力学性能有显著相关性.     

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。     

抛填集料工艺对混凝土力学性能的影响

采用抛填集料工艺制备了一种粗集料能充分接触并有效嵌锁的混凝土,从而使集料能在混凝土中充分发挥强度骨架的作用.采用这种方法制备集料嵌锁混凝土不仅保证了原混凝土的良好工作性,而且抛入碎石后混凝土的强度不但没有降低,反而随着集料对混凝土的置换率从10%~30%(体积分数)的增加而有一定增加.粗集料在这种混凝土中有很高的体积分数.SEM观察表明:抛填集料与水泥石的界面粘结比普通混凝土中的集料/水泥石界面粘结要紧密.     

Microstructure of pre-wetted aggregate on lightweight concrete

A study was made on microstructure and water absorption rate of ‘Litcon’—a porous lightweight aggregate made from expanded clay. EDAX analysis on the aggregate particle showed different chemical compositions between the shell and the inner core of the lightweight aggregate. S.E.M. examination on the resulting concrete showed a good mechanical bonding between the cement and the aggregate interface, though traces of inter-granular cracks were observed. When the pre-wetting time of the aggregate increased, the strength and the workability of the concrete increased too. The high workability of fresh concrete was attributed to the localised high water content at the surface of the pre-wetted aggregate. The surface pores of the aggregate shell absorbed the water built-up at the cement/aggregate transition phase thus resulting with lower water content at the transition zone. EDAX analysis confirmed migration of cement phase into the aggregate shell. This loss of fluidity at the transition zone may have a significant effect on the permeability of lightweight concrete.     

超声分散处理的纳米再生混凝土基本性能

为了充分发挥纳米材料在提升再生混凝土基本性能方面的作用,分别采用SiO₂,Al₂O₃,CaCO₃和石墨烯(GNP)4种纳米材料与减水剂、水混合,经30 min超声分散后添加适量水泥制成纳米强化浆液,然后将再生骨料浸泡于浆液中30 min,筛分晾干后形成纳米强化再生骨料。对采用此种骨料制备的混凝土进行抗压性能测试和微观结构检测。结果表明:采用超声分散后的纳米浆液能够有效包裹于再生骨料的表面,使其界面过渡区的微观结构得到改善; 纳米强化浆液浸泡粗骨料的方式能有效地提高再生混凝土的抗压强度,其中浸泡于0.2%纳米SiO₂强化浆液、取代率为50%的纳米强化再生混凝土抗压强度最高,分别比未强化的再生混凝土和普通混凝土提高24.3%,33.1%; 纳米材料填充了混凝土内的部分孔隙,提高了再生混凝土的密实度。所得结果可为再生混凝土的性能提升提供技术支持。     

水泥浆包裹橡胶集料法配制混凝土的抗压强度

为提高橡胶混凝土的抗压强度,采用水泥浆包裹橡胶的方法配制混凝土,并进行抗压强度测试;利用SEM、EDXA和显微硬度等测试方法,对混凝土界面过渡区结构进行表征。结果表明:采用水泥浆包裹橡胶集料的方法,与基准混凝土相比较,随橡胶集料掺量的增加,混凝土7d和28d的抗压强度虽有所降低,但降低的幅度较小;橡胶集料掺量30 kg/m~3,混凝土7d和28d的抗压强度分别为普通成型混凝土的141%和136%。水泥浆包裹橡胶法配制的混凝土抗压强度高。     

The effects of aggregate properties on lightweight concrete

This paper describes a study of the effects of several factors on the strength of lightweight aggregate concrete composites: aggregate strength, w/c ratio and the porosities of the interfacial zone and within the hardened cement paste. Concrete samples with three different water cement ratios (i.e. 0.4, 0.44, 0.48) were compared. The crushing strengths of three grades of expanded clay lightweight aggregates (i.e. 25, 15, 5 mm) and the pore distributions of the hardened cement pastes were measured. Increasing the water/cement ratio was found to decrease the strength of lightweight aggregate concrete. The numbers of pores within the cement paste and in the aggregate/cement paste interfacial zone were found to increase.     

包浆再生骨料混凝土力学与收缩性能试验研究

基于建筑废弃物资源化利用的发展理念,制备了包浆再生骨料混凝土,试验研究了应用不同处理方法的再生骨料对该混凝土材料的抗折强度、抗压强度和收缩性能的影响规律,建立了收缩模型,并运用秩和检验方法检验了其显著性;采用扫描电镜图像分析(SEM)研究了混凝土界面过渡区的结构。试验结果表明:包裹用水泥浆中胶粉和硅粉协同作用可以明显改善包浆再生骨料混凝土界面过渡区的结构,提高抗压强度和抗折强度;再生骨料包浆3 d拌制的混凝土强度较高,收缩最大,包浆28 d拌制使得混凝土收缩最小;硅粉对包浆再生骨料混凝土35 d之前的收缩抑制效应明显,35 d之后胶粉抑制效应显著;包浆再生骨料混凝土收缩率与龄期满足指数函数关系,且在水平α=0.01下其相关关系显著。     

掺废橡胶粉页岩陶粒混凝土的受压性能

用不同掺量的废橡胶粉取代页岩陶粒混凝土中的部分砂,配制成橡胶轻骨料混凝土(RLC),对RLC立方体抗压强度、轴心抗压强度、弹性模量以及受压破坏形态进行研究,并结合微观结构就废橡胶粉对页岩陶粒混凝土受压性能的影响进行了讨论.结果表明,随着废橡胶粉掺量的增加,RLC的干密度、抗压强度和弹性模量均逐渐减小,破坏形态也与普通陶粒混凝土的脆性破坏形态截然不同,表现出明显的塑性破坏特征.研究还发现废橡胶粉有一定的引气作用,且废橡胶粉与水泥石界面结合较好.     

Effect and mechanism of surface-coating pozzalanics materials around aggregate on properties and ITZ microstructure of recycled aggregate concrete

A novel triple mixing method (TM) was developed to realize surface-coating of aggregate with pozzalanics materials for further improving microstructure of interfacial transition zone (ITZ) and properties of recycled aggregate concrete (RAC). Effects of mixing method and coating by various admixtures on compressive strength and chloride ions penetration resistance of RAC were investigated. Through preparing the new–old–new concrete sandwich specimen and SEM observation of the old concrete surface after fracture, effect of surface-coating of the recycled aggregate (RA) in RAC with various admixtures on ITZ microstructure was also studied. The results showed that properties of RAC can be further enhanced by using TM, as compared to that of using the double-mixing method (DM). Through SEM observation, it is revealed that the coated pozzalanic particles can consume CH accumulated in the pores and on the surface of the attached mortar to form new hydration products, which can not only in situ strengthen the RA, but further improve the microstructure of the ITZ, thus the strength and durability of the RAC was further enhanced.