砖混再生粗骨料及其在混凝土中的研究与应用进展

随着我国城市化进程的加速以及人们居住水平的不断改善,20世纪60年代至80年代建设的大量砖混结构建筑物面临拆除,这些砖混结构物拆除后经破碎加工而成的粗骨料中含有大量碎砖、碎瓦和低强度的混凝土,简称砖混再生粗骨料（Mixed recycled coarse aggregate,MRCA）。MRCA的高值利用是建筑固废资源化利用的研究热点。MRCA具有吸水性高、压碎指标高、空隙率高以及密度低“三高一低”的物理特性。MRCA具有较大的棱角度、表面粗糙度和分形维数,较小的圆度等颗粒形态特征。MRCA混凝土破坏主要由低强度的碎砖骨料破坏及再生粗骨料与水泥砂浆界面过渡区粘结破坏导致。采用物理和化学方法对MRCA进行强化,并通过适合的配合比设计方法和制备技术可以改善MRCA混凝土性能。再生砖骨料占比是影响MRCA混凝土工作性能、力学强度及耐久性的重要参数之一。相关学者研究了再生砖骨料含量对MRCA混凝土工作性能、力学强度及耐久性能的影响规律,并基于应力应变关系和再生砖骨料的含量提出了MRCA混凝土损伤本构关系模型,探讨了MRCA混凝土的损伤演变规律。另一些学者测试了MRCA混凝土制备的梁、板和柱等构...     

基于再生粗骨料裹浆厚度的含砂透水混凝土配合比设计方法

研究了不同水胶比下外加剂掺量对胶凝材料净浆流动度的影响,以及净浆流动度、中砂/净浆质量比双因素耦合作用下再生粗骨料裹覆砂浆厚度的变化规律;建立了胶凝材料净浆流动度与外加剂掺量,再生粗骨料裹覆砂浆厚度与净浆流动度、中砂/净浆质量比两个数学关联模型,并将两个数学关联模型应用到透水混凝土配合比设计中.结果表明,再生粗骨料裹覆砂浆厚度随砂浆流动度减小而增大,且骨料粒径愈大,其裹覆厚度愈大.采用再生骨料RCA-9.5配制含砂透水混凝土,其砂浆浆体稳定包裹再生粗骨料,无漏浆封底、露骨散架等问题;混凝土试件28 d抗压强度为14.1～17.1 MPa,28 d抗折强度为2.0～2.7 MPa,透水系数大于6 mm·s-1,抗冻性和耐磨性良好.     

再生粗骨料的随机特性及分级方法研究

通过96个不同来源废旧混凝土再生粗骨料样本的试验,研究了再生粗骨料吸水率、堆积密度、饱和面干表观密度和压碎指标的概率分布特征。试验结果表明,四个指标均服从正态分布。根据相对方差和极差分析结果,确定了吸水率和压碎指标作为再生粗骨料品质分级的控制指标。然后对不同来源再生粗骨料混凝土进行抗压强度试验,得到了再生粗骨料吸水率和压碎指标的分级范围,从而提出了再生粗骨料品质的分级方法。最后利用其他研究者的试验数据,验证了该方法对再生粗骨料分级的合理性。     

橡胶再生粗骨料混凝土的性能试验研究

为研究橡胶再生粗骨料混凝土的力学性能和疲劳性能,该文采用不同配合比橡胶再生粗骨料混凝土,进行了力学性能和疲劳性能试验。结果表明：1）再生粗骨料混凝土的抗压强度比普通混凝土提高了9.8%,但抗折强度比普通混凝土低,其弹性模量略有下降。2）再生粗骨料混凝土的基本力学性能随废弃橡胶颗粒的掺入有较显著的下降,折压比随之增加,峰值挠度、峰值应变和极限应变在一定范围内随橡胶颗粒含量的增加而增加。3）当橡胶颗粒掺量为20%时,橡胶再生粗骨料混凝土的极限应变是无橡胶再生粗骨料混凝土的3.46倍,同时显著增强了混凝土的疲劳寿命。     

再生粗骨料含水状态对混凝土性能产生的影响分析

该文分析了再生粗骨料含水状态给混凝土流变性带来的影响,为了证实结论是否正确,进行早期力学性能与耐久性能的测试。最终结果表示：新拌混凝土的流变性能极易受到再生粗骨料含水量的影响。虽然含水量无法对混凝土的动态屈服应力产生较大干扰,但会明显干扰整体材料的塑性黏度与静态屈服应力。除此之外,对比不同的含水状态中,对混凝土抗压强干扰最不明显的是气干状态,该文对混凝土性能在不同再生骨料含水状态下的变化做出进一步分析,从而为类似项目提供参考。     

建筑拆除垃圾再生骨料的抗剪强度测试研究

本文以某房建拆除工程产生的建筑垃圾再生混凝土骨料和再生砖骨料为研究对象,通过室内试验测试了其基本物理特性和抗剪强度。结果表明,受生产工艺及原料性质影响,该拆除现场建筑垃圾生产的再生骨料级配较差,表观密度未达到规范要求,再生混凝土骨料强度高于再生砖骨料,剪切过程中的颗粒破碎、重组等因素是造成剪切位移—剪应力曲线跳跃的主要原因,再生混凝土骨料和再生砖骨料的黏聚力分别为250.03k Pa、238.74 kPa,内摩擦角分别为39.99°、30.09°。相关研究成果可为工程现场建筑垃圾的资源化处置提供参考。     

再生粗骨料的随机特性及分级方法研究EI北大核心CSCD

通过96个不同来源废旧混凝土再生粗骨料样本的试验,研究了再生粗骨料吸水率、堆积密度、饱和面干表观密度和压碎指标的概率分布特征。试验结果表明,四个指标均服从正态分布。根据相对方差和极差分析结果,确定了吸水率和压碎指标作为再生粗骨料品质分级的控制指标。然后对不同来源再生粗骨料混凝土进行抗压强度试验,得到了再生粗骨料吸水率和压碎指标的分级范围,从而提出了再生粗骨料品质的分级方法。最后利用其他研究者的试验数据,验证了该方法对再生粗骨料分级的合理性。     

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。     

再生骨料强化方法研究进展

再生骨料混凝土作为新型环保材料,满足节约资源和能源、减少环境污染以及可持续发展战略的要求,是绿色混凝土的主要研究方向和推广方向.再生骨料表面附着老水泥砂浆,表面粗糙、棱角多,并含有大量孔洞以及二次破碎过程产生的微裂纹,与天然骨料相比,再生骨料存在密度低、吸水率大、压碎指标大、坚固性差、离散性大等不足,且再生骨料与其表面附着砂浆间存在薄弱界面区,使再生骨料混凝土的性能受到影响、工程应用受到限制.因此,提高再生骨料性能是再生骨料混凝土研究中的关键问题之一.传统提高再生骨料混凝土性能的方法主要聚焦在混凝土拌和阶段,通过改善拌和方法、加入矿物掺合料、优化混凝土配合比设计,或通过优化再生骨料级配、降低再生骨料取代率,以弱化再生骨料对再生骨料混凝土性能的不利影响,但本质上并未改善再生骨料的缺陷.而对再生骨料进行强化处理可改善再生骨料的性能.现有再生骨料强化方法主要从再生骨料表面附着砂浆着手,通过物理、化学或生物方法去除老砂浆或增强老砂浆来提高再生骨料的性能,如机械研磨、火山灰质浆液浸泡、纳米材料改性、二氧化碳强化法等.此外,通过骨料重组法对再生骨料成分进行分类、重组,也可在一定程度上提高再生骨料性能,进而达到改善再生骨料混凝土性能的目的.本文总结了国内外已有再生骨料强化方法的研究进展,分别介绍了去除老砂浆、增强老砂浆、骨料重组三类再生骨料强化方法及其作用机理,总结分析了再生骨料强化方法的强化效果,提出进一步研究再生骨料强化的方向.     

再生粗骨料混凝土应力-应变关系

再生粗骨料混凝土应力-应变关系是实现其材料到结构力学分析的桥梁纽带,成为再生粗骨料混凝土结构基础理论的基石。介绍了作者团队多年来在再生粗骨料混凝土应力-应变关系方面取得的研究进展：采用模型化再生粗骨料方法,研究了复杂界面过渡区对再生粗骨料混凝土破坏行为的影响,揭示了再生粗骨料混凝土细观损伤本质与演化机理;从静力作用到动力作用,系统地开展了不同工况下再生粗骨料混凝土应力-应变行为试验研究,探明了载荷条件对再生粗骨料混凝土应力与变形的影响规律并建立了相适应的力学与数学模型;进一步考虑再生粗骨料性能时空变异性,发现了再生粗骨料混凝土力学响应的概率分布特征,提出了再生粗骨料混凝土随机损伤本构关系;基于获得的本构模型,完成了再生粗骨料混凝土构件时变可靠度分析和结构动力非线性分析,为再生粗骨料混凝土在实际工程中的安全应用提供了理论支撑;提炼了相关研究结论并对未来研究工作进行了展望。     

Bond strength prediction for deformed steel rebar embedded in recycled coarse aggregate concrete

This paper summarizes the results of an experimental investigation into the bond behavior between recycled aggregate concrete (RAC) and deformed steel rebars, with the main variables being the recycled coarse aggregate replacement ratio (RCAr) and water-to-cement ratio of the concrete mixture. The investigation into splitting cracking strength indicates that the degradation of the bond splitting tensile stress of the cover concrete was affected by not only the roundness of the coarse aggregate particles but also the weak interfacial transition zone (ITZ) between the cement paste and the RCA that has a more porous structure in the ITZ than normal concrete. In this study, a linear relationship between the bond strength and the density of the RCA was found, but the high compressive strength reduced the effects of the parameters. To predict the bond strength of RAC using the main parameters, a multivariable model was developed using nonlinear regression analysis. It can be inferred from this study that the degradation characteristic of the bond strength of RAC can be predicted well, whereas other empirical equations and code provisions are very conservative.     

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.     

粗集料棱角性对OGFC多孔沥青混合料性能的影响

采用洛杉矶磨耗机对粗集料进行不同程度磨耗后,按照OGFC-10、OGFC-13和OGFC-16等3种级配制备了12种OGFC沥青混合料。在室内借助集料图像测量系统得到了不同OGFC沥青混合料的粗集料棱角性综合值Ic,并测试了各沥青混合料的相关路用性能。结果表明,当集料级配相同时,粗集料棱角性下降会造成OGFC沥青混合料马歇尔稳定度、动稳定度、空隙率和抗滑性能均有明显下降,但对渗水性能影响不大。当集料级配不同时,3种OGFC沥青混合料中,随着粗集料棱角性综合值Ic的下降,OGFC-16的马歇尔稳定度、动稳定度和抗滑性能下降最明显,OGFC-10的空隙率下降最明显。     

不同土工合成材料与再生混凝土骨料界面动剪切特性研究

针对研究5种不同土工合成材料与再生混凝土骨料(RCA)之间的界面循环剪切及后直剪特性,在不同法向应力与循环剪切幅值条件下进行了一系列单调直剪(MDS)、循环直剪(CDS)、后循环直剪(PCDS)试验,并综合对比分析了后循环直剪与单调直剪试验结果.试验结果表明,在循环直剪作用下,5种筋-土界面呈现出明显的剪切硬化现象,剪...     

集料-基体协调性对混凝土强度影响的试验研究

研究了集料-基体两相协调性对混凝土强度的影响.试验研究了碎石、钢、砂浆、陶粒和加气混凝土5种强度差异较大的集料在3种不同强度等级基体下的混凝土抗压强度及其发展规律.研究结果表明粗集料和砂浆基体对混凝土抗压强度影响十分显著.在基体强度一定时,粗集料强度达到一定程度后再增加对提高混凝土强度作用不大;当集料强度比基体强度低时,单纯通过增大基体强度来提高混凝土强度效果不明显;集料与基体的差异对强度发展规律和混凝土绝对强度有很大影响.只有在两者相互协调的基础上,才能充分发挥集料和基体的作用.     

Influence of the water to cement ratio W/C on the compressive strength of concrete — An application of the cement hydration equation to concrete

The cement hydration equation was used to determine the influence of the water to cement ratio, W/C, on the compressive strength of concrete up to the end of the hydration age. Using the hydration equation, the equations of the compressive strength of concrete were derived for five values of the ratio W/C equal to 0.50, 0.55, 0.60, 0.65, and 0.70. The curves of variation of the compressive strength versus the W/C ratio for the hydration age of 7, 28, 90 and 5475 days were drawn. Based on these curves a thorough study of the influence of the W/C ratio on the compressive strength of concrete was undertaken.     

主承力缠绕管件轴压强度实验研究

缠绕复合材料管件已经在航空航天上用于大载荷主承力构件,为进一步提高这类管件的轴压强度,本文对影响缠绕管件轴压强度的一系列因素进行了实验研究,系统地探讨了提高缠绕管件轴压强的途径.研究表明,除了一般文献研究较多的缠绕角对管件轴压强度具有很大影响以外,一般文献很少涉及的环向缠绕层含量和端面边缘效应等因素也对缠绕管件的轴压强度有重要影响.在材料用量和缠绕角相同的前提下,把20%的角度缠绕层改为环向缠绕层后,轴压强度最大能够提高77%;采用缠绕方式对管件受压端头进行加强以后,可以有效地消除受压端面边缘效应的负面影响,亦可提明显高管件轴压强度.     

Factorial design used to model the compressive strength of mortars containing recycled rubber

This paper presents results from an investigation on the potential use of waste vulcanized rubber scrap (WRS) particles as aggregate in construction mortars. The investigation was carried out using a 3² factorial design of experiments and the response surface methodology. Mortar mixtures were prepared using WRS as fine aggregate (10, 20 and 30 vol.%) with water/cement ratios of 0.52, 0.55 and 0.60. Fresh mortar consistency index and hardened mortar 28-day compressive strength were evaluated. The influence of the WRS content on the physical and mechanical properties was established, and the suitability of WRS use in a mortar application was demonstrated.     

引气轻集料混凝土工作性和力学性能的研究

为配制高性能轻集料混凝土,研究了优质引气剂对大流动性轻集料混凝土的工作性及力学性能的影响规律.研究表明:引气剂对大流动性轻集料混凝土的坍落度的影响不大,对黏度影响较大;引气可减少离析、泌水及坍落度损失,明显改善轻集料混凝土拌合物的工作性能;一定范围内,引气对轻集料混凝土的力学性能有益;含气量小于5.5%时,抗压强度未降低,而是有所提高,提高幅度约3%～4%;含气量小于5.5%时,抗折强度提高,提高幅度约8%～10%.