水泥浆-碳化协同增强再生混凝土骨料研究

提高再生混凝土骨料(RCA)的性能对其在结构工程中得到更广泛的应用有着重要的研究意义。本研究利用水泥浆-碳化协同增强方法对再生混凝土骨料(RCA)进行强化处理，并与未强化、单一水泥浆增强、单一碳化增强处理RCA进行对比分析。结果表明：协同强化后RCA的基本性能明显改善，吸水率、压碎值、孔隙率较未处理RCA分别降低了16.04%、19.77%、36.29%;与单一强化相比，水泥水化与碳化的协同效应可以在加固RCA表面的同时，进一步利用碳化产物修补RCA的附着砂浆和界面过渡区(ITZ)。水泥浆-碳化协同强化是一种效果明显、环境友好且成本低的RCA增强方法。     

再生粗骨料的形态及缺陷对再生混凝土干燥收缩和力学性能的影响

本工作分析了三种不同工艺制备的再生粗骨料的形态、附着砂浆及界面区显微硬度,研究了骨料形态和缺陷对其干燥收缩和力学性能的影响,最后结合骨料的释水效应、显微硬度和断裂形态,探讨了不同工艺制备的再生骨料引起的缺陷差异及其对再生混凝土干燥收缩和力学性能的影响机理.结果表明:相对颚式破碎,反击式破碎制备的骨料的粒形较好,针片状较少,骨料表面附着的水泥浆体显著减少,采用圆盘整形工艺则可以进一步提高颗粒的粒形,减少骨料表面附着的砂浆.再生骨料中含有的砂浆导致其吸水率较高,具有一定的内养护作用,能够降低其早期收缩,但后期水分的蒸发仍会导致再生混凝土的干缩增大.反击式破碎制备的再生骨料(RA-C1)界面显微硬度高于颚式破碎制备的再生骨料(RA-E),且以其制备的混凝土的强度也大于RA-E组;反击式破碎+整形制备的再生骨料(RA-C2)虽然界面性能最好,但由于骨料强度不高导致其力学性能相对较低.     

再生混凝土力学性能的研究进展

再生混凝土的应用,不仅能够解决废弃混凝土处理问题;又能降低因资源过度开采所引起的生态环境破坏,因而具有广阔的发展前景。相比于普通混凝土,再生混凝土的抗压强度、弹性模量以及抗疲劳性能较低,主要与再生骨料多方面因素的影响有关。对近年来再生混凝土力学性能相关研究进展进行了综述,再生骨料总吸水率是降低抗压强度的主要原因,疲劳性能则主要与再生骨料取代率和附着砂浆含量有关。在再生混凝土中掺加矿物掺合料能够改善新、旧双界面从而提高抗压强度和劈裂抗拉强度,掌握多个因素的影响和作用对再生骨料和再生混凝土进一步研究和应用具有重要意义。     

颗粒整形对再生粗骨料性能的影响

为了有效提高再生粗骨料的性能,必须对再生骨料进行机械强化处理.首次提出了利用高速(线速度≥80m/s)运动的再生骨料之间的反复相互冲击与摩擦作用,有效地打掉较为突出的棱角和除去颗粒表面附着的砂浆和水泥石的一种新技术.研究表明:颗粒整形使再生骨料的颗粒堆积密度平均提高了9.3%、表观密度从2.56g/cm3提高到2.59g/cm3、空隙率从53.3%降至48.5%、吸水率从4.7%降至2.9%、压碎指标值从15.8%降至9.4%,而且堆积密度、密实密度和针片状骨料含量等指标均优于天然碎石骨料,完全能够满足配制普通混凝土的要求.     

基于多尺度分析的再生混凝土有效氯离子扩散系数预测

将再生混凝土视为由砂浆相、再生骨料相和二者砂浆之间的界面过渡区相(ITZ-2)组成的非均质复合材料，其中砂浆相由细骨料、细骨料-新砂浆界面过渡区(ITZ-1)、硬化水泥浆体三相组成，而再生骨料相由旧骨料、附着砂浆及旧骨料与旧砂浆的界面(ITZ-3)三相组成。基于N层球夹杂理论，考虑微观相的影响，建立了再生混凝土有效氯离子扩散系数预测的五相多尺度模型，通过硬化水泥浆体、砂浆和再生混凝土的稳态扩散系数实测值与模型预测值对比分析，验证其模型的准确性和有效性；最后，进一步讨论了氯离子侵蚀时间、再生骨料体积分数和附着砂浆含量等关键参数对其有效扩散系数的影响。结果表明：有效扩散系数预测值与试验值吻合较好，说明模型对预测再生混凝土的有效氯离子扩散系数具有普适性，为氯盐环境下再生混凝土耐久性评估与寿命预测提供理论依据。     

再生粗骨料硅烷浸渍处理对混凝土介质传输性能的影响

由于残余砂浆的存在,再生粗骨料的物理力学指标远不及天然骨料,致使再生混凝土力学和耐久性能较差;此外,水分及有害离子侵入混凝土内部是引起混凝土材料性能劣化的主要原因。本试验用质量分数为8wt%的硅烷乳液浸渍强化再生粗骨料,通过抗压强度、毛细吸水和抗氯离子侵蚀试验对硅烷浸渍前后不同骨料质量取代率(0%、30%、50%)的再生混凝土介质传输性能进行了研究,最后利用SEM对再生混凝土内部的微观结构进行分析。试验结果表明,硅烷浸渍处理再生粗骨料的吸水率显著降低,由其制备的混凝土强度稍有所下降;再生混凝土毛细累积吸水量明显减少,且抗氯盐侵蚀性能显著提高,其中骨料质量取代率为50%的再生混凝土浸渍处理后氯离子扩散系数降低了37.5%。研究表明,硅烷浸渍处理再生粗骨料是提高再生混凝土耐久性的有效途径。      

再生混凝土界面结构及耐久性综述

随着城市化进程加快,废弃混凝土产量与日俱增,其处理方式以堆放、填埋为主,严重破坏生态环境。推广使用废弃混凝土生产再生骨料并用于制备再生骨料混凝土,已成为研究热点。目前,再生混凝土已应用于城市新建结构中。再生混凝土界面结构具有高孔隙率,水分及侵蚀性离子的扩散作用会加剧界面结构劣化,使界面成为再生混凝土的强度限制相。近年来,众多学者通过改善再生混凝土内界面过渡区结构,以提高再生混凝土的基本力学性能,增强再生混凝土耐久性能,并取得了丰硕成果。相关学者分别从细、微观角度对界面结构展开深入研究,揭示了新、旧骨料砂浆间界面结构对再生混凝土性能的影响机理,并以再生骨料及界面结构的多孔性为切入点进行了诸多改善研究,包括骨料预浸、骨料裹浆、骨料碳化、掺加矿物掺合料、完善再生混凝土制备方法等,均取得了良好的成果,降低了再生骨料性质和界面结构对再生混凝土的消极作用。在我国温差较大、盐渍土丰富的西北地区,再生混凝土结构主要面临抗冻融循环和抗盐侵蚀耐久性问题。目前,相关学者通过一系列试验研究已基本探明再生混凝土的冻融循环和盐侵蚀机理,关于盐侵蚀研究,建立了氯离子迁移模型以用于氯离子迁移评估,并对单一种类离子侵蚀界面结构进行了显微分析。另外,提出降低再生混凝土水灰比、选用高品质再生骨料、掺加适量矿物掺合料和掺加剂,有助于减少界面过渡区生成,增强再生混凝土的耐久性。本文归纳了再生混凝土的研究进展,对再生混凝土的界面结构、力学性能、抗冻融循环、抗盐侵蚀性能等方面进行了综合评述,梳理了再生混凝土力学性能和耐久性的改善方法,分析了再生混凝土研究面临的主要问题并展望其前景,以期为今后我国西北地区废弃混凝土可循环利用及再生混凝土结构耐久性评估奠定理论基础。     

微波照射下附着砂浆对再生混凝土粗骨料强度的影响

微波照射回收废弃混凝土中的粗骨料是一种高效、节能、环保的混凝土再资源化技术。粗骨料表面附着砂浆耗散的微波能量对于回收粗骨料的质量有显著影响。本实验选取了两种常见的粗骨料,花岗岩和玄武岩,制成表面包裹均匀厚度砂浆的试样进行微波加热试验,研究了不同的砂浆厚度和含水率下试样表面的温度变化,并对微波照射后砂浆失水特性、裂纹扩展及破坏特征进行了分析。微波加热结束后剔除粗骨料表面剩余的附着砂浆,选取形状完整未发生熔融的粗骨料进行单轴抗压强度测试,研究包裹砂浆对微波照射粗骨料强度折减的影响。结果表明：微波照射后花岗岩和玄武岩骨料的强度随粘结砂浆含水量的增加而增加;微波照射后花岗岩骨料强度随黏附砂浆厚度增加而增加,玄武岩骨料强度随黏附砂浆厚度增加呈下降趋势。与厚度相比,砂浆的含水率对微波加热后粗骨料的强度影响更大。     

钢纤维橡胶再生混凝土的抗冻性试验

为使废弃混凝土和再生橡胶在北方地区混凝土工程中得以应用,采用正交试验法研究再生粗骨料掺量、再生粗骨料强化方式、钢纤维掺量与橡胶掺量对钢纤维橡胶再生混凝土(C45)立方体抗压强度和抗冻性的影响规律。利用扫描电镜和螺旋CT扫描技术研究了钢纤维橡胶再生混凝土的宏观和细观结构及其对抗冻性能的影响机理。结果表明:橡胶颗粒掺量是影响再生混凝土含气量、抗压强度和相对动弹模量的重要因素,再生粗骨料掺量是影响相对动弹模量和强度损失率的次要因素,钢纤维掺量对混凝土抗压强度增强作用较小,粗骨料强化方式对混凝土性能影响不大;橡胶颗粒与砂浆界面的裂缝宽度在5~55μm之间,二者之间的相容性较差;当橡胶颗粒掺量(与砂的体积比)大于20%后,随橡胶颗粒掺量增大,混凝土内部孔洞数目增多,钢纤维橡胶再生混凝土抗压强度降低、抗冻性减弱。     

再生骨料碳化及其对再生混凝土性能影响的研究进展

再生骨料碳化处理不仅可改善再生骨料的物理特性,而且可吸收温室气体CO2,是一种环境友好型改性方法。介绍了再生骨料加速碳化的机理和方法;总结了再生骨料碳化后的物理性能和再生骨料碳化混凝土的工作性能、力学性能和耐久性能;最后,进一步指出了再生骨料碳化改性尚待研究的主要问题。已有文献表明再生骨料碳化处理是改善再生骨料及再生混凝土性能可行且有效的方法。