高海拔寒冷地区混凝土抗冻耐久性试验研究

高海拔寒冷地区具有海拔高、气温低、昼夜温差大等特点。在冻融循环作用下，高海拔寒冷地区混凝土结构容易发生损伤而影响建筑物使用年限，当损伤严重时甚至威胁建筑物的安全。为了研究高海拔寒冷地区混凝土的工作性能、力学性能、抗冻耐久性以及冻融损伤机理，在某高海拔寒冷地区桥梁施工项目制作了4种不同混凝土试件，开展了混凝土冻融循环试验，并对不同冻融循环次数下的高寒混凝土试件进行了核磁共振试验。结果表明：从宏观力学性能来看，高寒引气减水混凝土的抗冻耐久性表现最佳。同时，4种高寒混凝土试件的抗冻耐久性与混凝土内部的小孔(<0.01μm)和中孔(0.01μm～0.05μm)所占比例密切相关，即高寒混凝土内部的小孔和中孔所占比例越大，混凝土抗冻耐久性越好。     

3D打印再生粗骨料混凝土抗冻性能试验研究

3D打印技术在建筑领域得到显著发展,为解决混凝土3D打印行业实现可持续发展。通过对再生粗骨料(RCA)取代率为0%、50%、100%的3D打印试件和铸模试件进行抗冻性能研究,结合3D打印再生粗骨料混凝土(3DPRAC)界面过渡区的电镜扫描分析其劣化成因。结果表明,在前200次冻融循环中RCA的掺入并没有明显降低3D打印混凝土的质量和动弹模量;在600次冻融循环后RCA为100%掺量的3D打印再生混凝土抗冻性能表现优于RCA掺量为50%。基于3D打印再生混凝土逐层堆叠的建造特点,提出了3DPRAC孔隙区域集中分布模型,揭示了3DPRAC冻融损伤劣化机理。建立的冻融损伤模型能够较好地反映3DPRAC抗冻性能变化规律。     

再生砖骨料混凝土力学性能劣化规律试验研究

为研究再生砖骨料混凝土在不同掺量和不同冻融循环次数下的力学性能变化。通过以红砖粗骨料掺量,钢纤维掺量,冻融循环次数为变量进行试验,研究以上因素对再生砖骨料混凝土力学性能的影响,并通过有限元软件建立有限元模型进行拟合分析。试验结果表明：随着红砖骨料取代率的增加,混凝土试件的立方体抗压强度逐渐降低,且当钢纤维掺量为1%时,再生混凝土试件的立方体抗压强度提高最为显著。抗冻性能方面,随着冻融循环次数的增加,再生混凝土试件的质量损失逐渐提高,且抗压强度逐渐下降。当冻融循环次数在50次以上时,试件强度的降幅趋于平缓。     

陶瓷粉再生混凝土冻融破坏可靠性分析

为提高废旧陶瓷粉的再生利用率,针对再生混凝土抗冻性较差的特点,研究在不同取代率下,陶瓷粉对再生混凝土抗冻融循环能力的影响。本试验设计了陶瓷粉取代率(均为质量分数)为0%、10%、20%、30%、40%、50%的六组配合比。试验前,基于核磁共振(NMR)原理计算得出各组试件的孔隙分布率、孔隙度及渗透率,并利用MATLAB建立陶瓷粉再生混凝土的孔隙度与渗透率双因素关系图,在每个冻融周期结束后,检测各组试件的质量损失率和相对动弹性模量。基于Palmgren理论建立冻融损伤可靠性计算模型,并预测各组试件的剩余寿命。结果表明:各组试件在试验过程中,动弹性模量呈下降趋势;质量损失率呈先增大后减小的趋势;当陶瓷粉的替代率为20%时,陶瓷粉再生混凝土孔隙率及渗透度最小,且抗冻融循环能力最强。此外,通过计算验证,基于Palmgren模型的冻融损伤可靠性计算模型的可靠度较高,可以直接反映陶瓷粉再生混凝土可靠性与冻融循环的关系,在实际应用中具有良好的适用性。     

铁尾矿砂再生混凝土的力学及耐久性能研究

以C30混凝土为再生粗骨料，采用铁尾矿砂取代天然河砂，制备出不同铁尾矿砂取代率(0,25%,50%,75%和100%(质量分数))的再生混凝土。研究了不同铁尾矿砂取代率对再生混凝土力学性能、微观形貌、耐久性能的影响。结果表明，随着铁尾矿砂取代率的增加，再生混凝土的抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度均表现出先增高后降低的趋势，50%(质量分数)铁尾矿砂取代率的再生混凝土力学性能最佳；掺入适量的铁尾矿砂能够填充再生混凝土骨料之间的裂缝和孔隙，提高再生混凝土的结构致密性，改善混凝土的微观结构；50%(质量分数)铁尾矿砂取代率的再生混凝土在碳化处理28 d后的碳化深度最低为4.1 mm,抗碳化性能最优；冻融循环80次后，50%(质量分数)铁尾矿砂取代率的再生混凝土的相对动弹性模量最大为94.53%,质量损失率最低为-0.11%,抗冻性能最佳。综合可知，当铁尾矿砂的取代率为50%(质量分数)时，可以有效改善再生混凝土的力学性能、微观形貌和耐久性能。     

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。      

不同取代率下再生混凝土的抗冻融性能试验

采用快冻法对9种再生混凝土进行了冻融循环试验。分析了经受100次冻融循环后不同取代率下再生粗骨料和再生细骨料对混凝土立方体抗压强度的影响;研究了每25次冻融循环后再生混凝土的棱柱体质量损失率和相对动弹性模量的变化;比较了100次冻融循环作用对不同取代率下再生混凝土抗压承载力的影响。结果表明,再生混凝土抗冻融性能有所下降,且降低幅度随再生骨料取代率的增加而加剧;100次冻融循环后,再生粗骨料取代率为50%,细骨料为天然骨料的再生混凝土,其质量损失率、相对动弹性模量衰减幅度和抗压承载力损失率均与普通混凝土接近,建议再生粗骨料掺量不高于50%的再生混凝土可在寒冷地区推广应用。     

高强再生骨料混凝土的配制及性能研究

采用再生粗骨料配制强度在50MPa或更大的高强再生骨料混凝土,并对其变形能力和耐久性进行测定,为高强再生骨料混凝土在工程上的应用提供理论和实验基础。通过一系列的抗压实验确定再生粗骨料的强度极限,并通过对水灰比的调整,使配制的高强再生骨料混凝土在强度上达到设计值,并以再生粗骨料取代率为0、30%、50%、80%和100%的高强再生骨料混凝土为研究对象进行实验。当再生粗骨料取代率为30%时,对再生混凝土的强度影响不大;之后混凝土强度随再生骨料的增加而降低。高强再生骨料混凝土与天然混凝土在耐久性上具有相似的性能,可以将高强再生混凝土应用于工程中。     

砂率对高强再生混凝土的力学及干燥收缩性能影响研究

再生混凝土的综合利用可缓解矿石资源压力,实现低碳循环可持续经济。该研究采用砂率（34%,36%,38%,40%）和再生骨料替代率（0,30%,50%）为控制变量,以抗压强度、抗拉强度、抗折强度及干燥收缩变形为指标,详细探讨砂率和再生骨料替代率对高强再生混凝土的性能影响规律。研究表明：高强再生混凝土的力学强度均随着再生粗骨料的增加而逐渐降低,适量的砂率会产生高强度的再生混凝土坍落度,可以提升再生混凝土的密实度,脆性和塑性变形能力,并提高其力学强度。高强度再生混凝土的干缩率变化率在90 d后逐渐趋于稳定,砂率和干缩率的变化呈良好的线性关系。增加砂的比例能在一定程度上降低再生粗骨料对高强度再生混凝土干缩的影响。     

钢管再生混凝土轴压短柱受力性能的试验与理论分析

为了研究钢管再生混凝土短柱的轴压性能,以再生粗骨料替代率和套箍指标为主要变化参数设计了22个试件进行轴压试验,观察了试件的受力全过程和破坏形态,获取了试件的应力-应变全过程曲线,分析了骨料替代率、套箍指标对其承载性能的影响,试验结果表明:试件的破坏形态与普通钢管混凝土相似,再生粗骨料替代率对钢管再生混凝土影响不大,套箍指标对承载能力和变形性能影响明显。并分别用统一强度理论,套箍混凝土理论和叠加计算理论对试件的承载力进行了计算和分析,结果表明:统一强度理论和叠加计算理论计算值小于试验值,而套箍混凝土理论计算值略大于试验值,最后对应力-应变全过程曲线拟合分析,提出了试件的应力-应变全曲线方程。研究结果可供钢管再生混凝土短柱的科学研究和工程应用参考。