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%。     

纳米SiO2强化再生粗骨料及其对混凝土抗压强度的影响

为研究纳米SiO2(NS)对再生粗骨料及混凝土的强化效果,对15组不同NS掺量、NS加入方式和再生粗骨料取代率下的混凝土进行了抗压强度测试,结果表明:在龄期和NS掺量相同的条件下,混凝土抗压强度随着再生粗骨料取代率的增加而降低;混凝土的抗压强度随着NS的掺量的增加出现先上升后下降的趋势,取代率为50％和100％的再生混凝土,抗压强度在NS掺量为3％时达到最大;采用浸泡法强化再生粗骨料对再生混凝土的抗压强度提高效果不如采用直接掺入法.最后,提出了一个可用于预测NS对再生混凝土强化效果的公式.     

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。     

纳米SiO2粉煤灰轻骨料混凝土抗离析性能的试验研究

掺加不同比例的粉煤灰和纳米SiO2,制备了强度等级为LC40 ～ LC50的轻骨料混凝土.通过坍落度和分层度试验研究了轻骨料混凝土的抗离析性能.结果表明:单掺细度较高的粉煤灰能够增强轻骨料混凝土的流动性,使坍落度变大,同时随粉煤灰掺量增加,混凝土分层度变小,轻骨料上浮有所缓解,但依然存在;单掺纳米SiO2可以在一定程度上提高轻骨料混凝土的抗离析性能,但同时也会使混凝土拌合物流动性变差;复掺纳米SiO2和粉煤灰不仅可以增大轻骨料混凝土的坍落度,而且可以提高其抗离析性能,阻止轻骨料的上浮.研究表明,复掺2％纳米SiO2和18％粉煤灰的轻骨料混凝土工作性最佳.力学性能试验表明:复掺纳米SiO2和粉煤灰,可以提高轻骨料混凝土的抗压强度.     

再生混凝土基本性能的表征

测试再生粗骨料取代率分别为0、25%、50%、75%、100%的新拌再生混凝土的坍落度、表观密度及相应再生混凝土立方体抗压强度.结果表明:再生混凝土的坍落度和表观密度都随再生粗骨料取代率的增加而下降;立方体抗压强度变化相对较为复杂且具有一定的离散性,建议在拌制再生混凝土前要对骨料作适当处理以改善再生骨料的基本性能.     

改性橡胶再生混凝土基本性能试验研究

对橡胶粒表面进行改性处理,按照混凝土配合比制备了18组混凝土试块,研究了再生粗骨料取代率、橡胶粒掺量和改性方式对混凝土和易性和强度特性的影响规律.结果表明:随着再生粗骨料取代率的增加,橡胶再生混凝土的流动性、立方体抗压强度和劈裂抗拉强度随之下降,拉压比也有减小的趋势,混凝土脆性增强;随着橡胶粒掺量的增加,橡胶再生混凝土的流动性逐渐增强,立方体抗压强度和劈裂抗拉强度随之减小,拉压比不断增大,混凝土的塑性变形能力有所提高;三种橡胶粒改性方式中,NaOH与KH-550复合改性对橡胶再生混凝土流动性的改性效果最好,KH-550改性对橡胶再生混凝土强度的改性效果最好,但强度提高幅度不显著,更佳的改性方式有待进一步研究,而橡胶粒改性方式对橡胶再生混凝土拉压比的影响不大.     

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.     

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.     

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。     

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.     

掺级配良好再生PVC骨料混凝土的力学和吸能性能

将级配良好的再生聚氯乙烯(PVC)颗粒以不同掺量等体积替代天然细骨料后加入混凝土中制成试件,进行力学性能试验和冲击试验,得到立方体压缩强度、劈裂抗拉强度、卸载弹性模量、能量吸收率和微观结构图,用来探究不同掺量的再生PVC骨料混凝土的力学和吸能性能。结果表明,当PVC骨料掺量为0%,5%,10%,15%,20%,30%时,其混凝土压缩强度分别为49.34,52.44,45.79,46.41,45.6,43.46 MPa,劈裂抗拉强度为2.73,3.58,3.2,2.92,2.69,2.44 MPa,混凝土的压缩强度和抗拉强度均随掺量增加呈先增加后缓慢降低趋势,并且用级配良好的再生PVC颗粒替代天然细骨料加入混凝土的力学性能比单一粒径塑料颗粒优良;随PVC骨料掺量增加,混凝土脆性得到改善且延性增强;混凝土的能量吸收能力随再生PVC细骨料掺量增加呈直线增加趋势。     

The effect of recycled concrete aggregate properties on the bond strength between RCA concrete and steel reinforcement

The purpose of this study was to investigate the influence that replacing natural coarse aggregate with recycled concrete aggregate (RCA) has on concrete bond strength with reinforcing steel. Two sources of RCA were used along with one natural aggregate source. Numerous aggregate properties were measured for all aggregate sources. Two types of concrete mixture proportions were developed replacing 100% of the natural aggregate with RCA. The first type maintained the same water–cement ratios while the second type was designed to achieve the same compressive strengths. Beam-end specimens were tested to determine the relative bond strength of RCA and natural aggregate concrete. On average, natural aggregate concrete specimens had bond strengths that were 9 to 19% higher than the equivalent RCA specimens. Bond strength and the aggregate crushing value seemed to correlate well for all concrete types.     

二灰稳定再生集料混合料力学及疲劳性能研究

本文分析了二灰稳定再生集料(LFSRCA)混合料的击实特性,研究了LFSRCA混合料无侧限抗压强度、劈裂强度、弯拉强度以及抗压回弹模量等力学性能的增长规律,建立了LFSRCA混合料的疲劳寿命预估模型,分析了LFSRCA混合料的疲劳特性。结果表明:随着再生集料(RCA)掺量的增大,LFSRCA混合料的最大干密度随之减小,最佳含水率随之增大;随着养生龄期的增长,LFSRCA混合料的各项力学性能均表现出相同的规律,在0~28 d内强度增长较慢,在28~60 d内迅速增长,在60~90 d内增长速度减慢,当养生龄期超过90 d后增长趋于平缓;LFSRCA混合料的各项力学性能以及疲劳寿命均随着RCA掺量的增大而减小;在低应力水平下,RCA掺量对LFSRCA混合料的疲劳寿命影响较大,在高应力水平下则影响减小。     

再生粗骨料附着砂浆含量对再生混凝土抗冻耐久性的影响

选取五种不同附着砂浆含量的商用再生粗骨料在全取代天然粗骨料条件下制备C40再生混凝土,探讨了30%极限拉应力水平下,再生粗骨料附着砂浆含量对再生混凝土抗冻耐久性的影响规律,通过数学拟合确定了基于相对动弹性模量和抗冻耐久性指数要求的砂浆界限含量。结果表明:冻融循环后,再生混凝土抗压强度损失率与附着砂浆含量存在较强线性关系;再生混凝土质量损失率、相对动弹性模量、抗冻耐久性指数均与再生粗骨料附着砂浆含量呈二次函数关系;以冻融循环300次后再生混凝土相对动弹性模量降至60%为限值,获得对应的砂浆界限含量为49.52%(质量分数);以不同设计使用年限及不同冻融工况所规定的抗冻耐久性指数作为界定条件,得到了再生混凝土在拉应力条件下满足相应抗冻耐久性指数的砂浆界限含量。最后,通过搜集文献数据验证了本研究结果的合理性。     

Residual cube strength of coarse RCA concrete after exposure to elevated temperatures

An experimental investigation was carried on the residual cube strength of concrete made with coarse recycled concrete aggregate (RCA) after exposure to temperatures of 20°C to 800°C. A total of 360 cube specimens were made with 2 water/cement ratios (w/c = 0.31 and 0.45) and 5 replacement percentages (r = 0%, 25%, 50%, 75%, and 100%) of coarse RCA. Effects of different cooling regimes (natural cooling, water cooling) on the residual compressive strength of coarse RCA concrete after exposure were also investigated. Experimental results show that the cube compressive strength and splitting tensile strength of coarse RCA concrete diminish with increasing temperature, of which the splitting tensile strength declines quicker than the compressive strength. The effects of coarse RCA replacement percentage and w/c ratio on losses in relative strength after being exposed to high temperatures are found to be insignificant. The results also reveal that the relative compressive strength of coarse RCA concrete cooled in water after heating process is lower than that of specimens cooled naturally.