再生骨料混凝土的基本性能分析研究

综合国内外再生混凝土性能的研究成果,通过对再生混凝土的性能与普通混凝土进行对比分析,总结出再生混凝土基本力学性能、耐久性和易性的特点,并提出了改善这些性能的方法。     

再生混凝土性能的提高方法初探

为了推动再生混凝土在实际工程中的应用,本文在做了大量实验和研究的基础上,对再生混凝土的性能进行总结、分析,为推动再生混凝土进一步发展做出一点贡献。     

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。     

再生混凝土耐久性能研究进展

再生混凝土是目前建筑垃圾处理技术研究及推广的主要方向,并作为一种新型建筑材料,改变了国家以往对建筑垃圾填埋的处理方式,节约了土地资源,减少山砂、石开采,符合国家绿色、低碳、可持续发展战略。再生骨料孔隙率高于天然骨料,能显著影响混凝土的耐久性,再生混凝土自问世以来其耐久性能便备受关注。主要综述了再生混凝土抗碳化性能、抗冻性能、抗氯离子渗透性能及介质侵蚀等耐久性的研究现状,并对现已建立的耐久性相关模型进行了简单介绍。     

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。     

再生骨料的基本特性研究

骨料体积约占混凝土体积的70％-80％,而粗骨料又约占全部骨料体积的60％-70％。对于普通混凝土而言,水灰比是控制混凝土力学性能（包括抗压强度）的重要因素,骨料的本身强度对混凝土性能影响不大,长期以来骨料都被认为只是惰性填充物。     

再生骨料透水混凝土的透水性和抗压强度

为系统掌握再生骨料透水混凝土的制备和性能变化规律,采用实验手段研究了再生骨料透水混凝土的透水性能和抗压强度。参考一般混凝土试验方法,分析在不同骨料粒径组合下原生骨料透水混凝土透水性能和抗压强度的差异。在此基础上,选择透水性能和抗压强度均较优的骨料粒径组合,在其中加入再生骨料,探究不同再生骨科取代率对再生骨料透水混凝土透水性能和抗压强度的影响以及透水系数与抗压强度间的相关性。结果表明:(1)对于采用的粒径组合(10 mm+20 mm),再生骨料透水混凝土的抗压强度较原生骨料透水混凝土高,当取代率不超过50%时,其抗压强度随取代量的增加而增大,但当取代率超过50%时,其抗压强度则有所下降;(2)再生骨料透水混凝土的透水性能较原生骨料透水混凝土好,透水系数随取代量的增加会有30%~195%的增幅;(3)与原生骨料透水混凝土抗压强度随透水系数增加持续下降变化不同,再生骨料透水混凝土的抗压强度随透水系数的增加会呈先上升后下降的变化。     

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。     

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。     

再生骨料高强混凝土材料的制备及性能研究

以精细再生骨料置换精细天然骨料为原料制备混凝土,设计制备精细再生骨料与精细天然骨料不同的置换比、水/水泥(W/C)不同混合比的混凝土标本,并评价其可加工性、密度、抗压强度及导电率等性能。结果表明,水/水泥比率、精细再生骨料对精细天然骨料的置换量率对混凝土标本的加工性没有影响,均可满足混泥土塌落度的要求;而在水/水泥比率为W/C=0.35,精细再生骨料与精细天然骨料的置换比为50%时,A50混凝土标本的密度较高,抗压强度达到61.34 MPa,电阻率达到14.08 kΩ·cm,满足高强度混凝土强度标准。由此可知,精细再生骨料置换比的最佳比例为50%左右,此比例不会影响混凝土标本的物理、机械性能和耐久性,制得的混凝土性能最优。     

再生微粉—再生骨料混凝土力学性能及微观结构研究

针对大量建筑垃圾处理困难和砂石等自然资源日趋枯竭的矛盾,利用从建筑拆除垃圾中回收的再生骨料(RA)和再生微粉(RP)协同制备了再生骨料-微粉混凝土(RAPC)。分析了再生微粉的矿物组成、微观形貌以及RAPC的抗压强度、劈裂抗拉强度和孔隙特征。研究表明,不同取代率的RA和RP对于RAPC的孔隙结构和力学性能都产生了不同的影响。在相同的RP取代率下,30%的RA发挥了内养护作用,使得RAPC的立方体抗压强度和劈裂抗拉强度达到峰值。在相同RA取代率下,RAPC的抗压强度及劈裂抗拉强度在RP取代率为15%时达到最大值,这是由于RP具有潜在的火山灰活性,与RAPC中的水化产物发生了二次水化反应。不同RA和RP取代率的RAPC的破坏形态有明显区别。通过压汞(MIP)试验研究了RAPC的微观孔隙特征,验证了以上的试验结果。     

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。     

再生骨料混凝土性能的研究

对比从不同强度等级原生混凝土得到的再生粗骨料的物理力学性质,并以工程实际配合比为基础,研究再生骨料取代率对新拌混凝土的工作性、力学强度和抗渗性的影响。结果表明:再生粗骨料的物理力学性能差于天然粗骨料的,原生混凝土的强度越高,其再生骨料的性能越好;再生骨料取代率越大,新拌混凝土的坍落度越小,流动性越差,但是保水性和粘聚性越好;再生骨料混凝土的力学强度和抗渗性均优于原生混凝土的。     

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。     

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。     

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。     

钢纤维再生粗骨料混凝土受压声发射特性与损伤演化

为了探究钢纤维掺量(体积率0、0.8%、1.5%)对C30再生粗骨料混凝土(质量分数取代率0、100%)基本力学性能的影响,结合声发射特征参数和应力-应变曲线来描述钢纤维再生粗骨料混凝土在轴心受压过程中的损伤演化规律。试验结果表明,通过对声发射损伤定位、撞击计数与能量计数分析,可实现钢纤维再生粗骨料混凝土轴心受压破坏从累计损伤到微裂缝演变,再到宏观裂缝扩展的全过程动态监测,不同钢纤维掺量再生粗骨料混凝土与普通混凝土试件在加载过程中损伤点的密集集中位置与试件最终破坏位置相符;基于声发射累计撞击计数建立的混凝土损伤模型可用于分析钢纤维再生粗骨料混凝土的损伤演化规律。