再生集料及再生混凝土界面过渡区研究进展

再生集料及界面过渡区的性质对再生混凝土性能有重要影响.基于国内外再生混凝土的研究现状,分析了再生集料性质与界面过渡区的微观结构对再生混凝土物理力学性能的影响,总结了再生混凝土性能的改善措施.根据再生混凝土现阶段存在问题,提出今后应注重再生集料加工工艺优化、再生集料分级评估、界面过渡区微观结构及再生混凝土耐久性等方面的研究.     

再生混凝土界面过渡区改性方法探讨

针对再生混凝土强度及耐久性均比普通混凝土差,在电子显微镜观察下发现再生粗骨料与新水泥石界面处呈现疏松多孔的形貌等不足;提出采用水胶比为1.0的水泥外掺硅粉浆液浸泡再生粗骨料一定时间后捞出阴干并用于拌制新的混凝土。试验结果表明,水泥外掺硅粉浆液预处理方法对再生混凝土强度的提高和界面过渡区形貌的改善效果良好。     

影响再生集料混凝土力学性能的因素

叙述了影响再生混凝土强度的几个主要因素：再生集料混凝土界面结构、再生集料取代率、水灰比、再生集料的含浆量。介绍了我国再生集料混凝土的研究现状,并指出了今后发展的方向。     

显微硬度分析在再生混凝土多重界面结构中的应用

与普通混凝土相比,再生混凝土存在多重薄弱界面结构,该薄弱结构是再生混凝土性能低下的主要原因.在构建再生混凝土多重界面模型的基础上,使用显微硬度仪打点测试再生混凝土三种界面结构的维氏硬度,以此表征再生混凝土界面过渡区的显微结构特征.研究结果表明:对已有的模型进行切片、预磨抛光后,利用显微硬度仪可以准确的定位、分析不同界面过渡区的显微硬度值及界面过渡区宽度,并且可以看出显微硬度仪可为研究再生混凝土界面过渡区提供一种科学有效的研究手段.     

不同强度砂浆界面过渡区对再生骨料混凝土性能的影响

为了探明不同强度砂浆界面过渡区对再生骨料混凝土性能的影响,试验以再生骨料表面不同的砂浆强度以及附着率作为变量,配置了不同强度等级的再生骨料混凝土,与普通混凝土进行了对比性强度试验以及碳化试验.试验结果表明,高强度原生混凝土经破碎后作为再生骨料配制低强度等级的再生混凝土,即再生混凝土内部旧砂浆界面过渡区强度比再生混凝土内部新砂浆界面过渡区强度高时,再生骨料混凝土的强度与普通混凝土强度几乎相同,再生骨料表面砂浆的强度以及附着率对再生混凝土的强度影响不大,但碳化深度有所增大.当使用低强度原生混凝土经破碎后作为再生骨料配制高强度等级再生混凝土,也就是再生混凝土内部再生骨料与旧砂浆界面过渡区强度比新砂浆界面过渡区强度低时,再生骨料混凝土的强度与普通混凝土相差较大,再生骨料表面砂浆的强度以及附着率对再生混凝土强度影响较大.     

纤维曲率对界面过渡区初始微观结构影响的计算机模拟

借助计算机模拟技术,以单粒径球形粒子体系在不同尺度的圆截面纤维周围堆积时固相体积分数分布为例,研究了纤维直径与粒子直径比值变化对纤维-浆体界面过渡区初始微观结构的影响。将模拟计算结果与单粒径球形粒子体系在平集料表面的固相体积分数分布曲线进行对比。研究了纤维曲率对多尺度球形粒子体系在纤维表面固相体积分数分布曲线的影响,并将该模拟计算结果与多尺度球形粒子体系在平集料表面的固相体积分数分布曲线进行对比。结果发现：无论是对单粒径球形粒子体系而言,还是对多尺度球形粒子体系而言,初始界面过渡区的微观结构与纤维的曲率无关。球形粒子沿不同曲率纤维周围的固相体积分数分布曲线的形式与在平集料表面周围的粒子固相体积分数曲线的分布形式相同,曲线第一个峰值点的位置(即初始界面过渡区厚度的位置)也都出现在模型水泥平均质量半径的位置附近,水胶比的降低,会使初始界面过渡区的厚度略有减小。因此,可以用平集料表面-浆体结构取代圆截面纤维-浆体结构来研究各种因素对初始界面过渡区微观结构的影响。     

高贝利特水泥混凝土的抗拉性能

通过劈裂抗拉试验和轴心抗拉试验,比较了不同水灰比、不同龄期的高贝利特水泥混凝土与硅酸盐混凝土的抗拉强度、极限拉伸值,研究了高贝利特水泥抗拉性能对开裂的影响。采用界面过渡区显微硬度试验、电子扫描电镜和X射线能谱分析,分别对高贝利特水泥和硅酸盐水泥混凝土界面过渡区进行了表征。结果表明:相同水灰比和龄期的高贝利特水泥混凝土的抗拉强度和极限拉伸值均大于硅酸盐水泥的;高贝利特水泥混凝土后期抗拉强度增长率大,强度高;高贝利特水泥混凝土界面过渡区厚度比硅酸盐水泥混凝土小25μm,显微硬度大8.9MPa,钙硅比低,界面黏结好。高贝利特混凝土的界面结构和抗拉性能均优于硅酸盐水泥混凝土。     

自来水厂污泥超细粉对再生混凝土力学性能的影响

自来水厂污泥是水处理后的副产物,是一种重要的固体废弃物。本文研究了机械力活化后的自来水厂污泥超细粉(WTSP)对再生混凝土(RC)力学性能和微观结构的影响。研究结果表明,WTSP的掺入使RC早期力学性能略有降低,但后期力学性能有所提高,其中含20%(质量分数,下同)WTSP试样60 d的抗压强度和弹性模量较基准组分别提高了13%和9%。在RC中掺入10%和20%WTSP后,试样中有害孔(＞100 nm)数量分别减少了37.5%和54.6%,其微观结构得到明显改善。纳米压痕分析显示,掺入20%WTSP后,RC试样中界面过渡区(ITZ)的宽度减小了20%~25%,并且ITZ和新砂浆的弹性模量均有所增加。这可能与WTSP的晶核作用、微集料填充作用和火山灰活性有关。     

基体混凝土对再生混凝土性能的影响

试验中所用的再生粗集料是通过粉碎混凝土试块所获得的.再生混凝土是采用四种不同强度等级的基体混凝土的再生集料(占所用粗集料总量的50%)来配置的.再生混凝土的破坏是集料与砂浆粘结界面的粘结破坏,这与天然混凝土的破坏过程和破坏机理基本一致.再生混凝土的强度受基体混凝土的影响,基体混凝土强度等级在低于 C35时再生混凝土强度基本低于天然混凝土,但当基体混凝土强度等级在高于 C35时,再生混凝土的强度会高于天然混凝土.     

大坝混凝土的水泥石-石英集料界面结构研究

本文用扫描电镜、X射线能谱分析仪和透射电镜对丰满大坝混凝土的水泥石-石英集料界面区进行分析观察,提出了将该界面区分为与界面平行的三层界面结构模型。对所提出的界面结构模型进行了讨论,并指出Ca(OH)_2晶体簇与钙矾石晶体在其层间未相互穿插生长,有可能是界面区的薄弱环节。     

无细观界面过渡区水泥基材料的设计及其性能

为提高混凝土的耐久性,延长其服役寿命,通过对混凝土细观结构的性能优化,设计制备出无细观界面过渡区水泥基材料(meso-defect interface transition zone-free cement-based material,MIF),用于重大工程结构的功能梯度混凝土保护层,并对其抗渗性能、力学性能、体积稳定性以及微细观结构进行了试验及机理探讨.结果表明:相比于普通的混凝土保护层材料,MIF混凝土渗透性极低,氯离子扩散系数减小1个数量级,而材料的使用寿命增长10倍以上.材料的力学性能及体积稳定性优良,完全满足工程需要且整体结构的体积变形匹配性良好,表面未见开裂.MIF混凝土微细观结构均匀、致密.     

水泥基复合材料集料与浆体界面研究综述(二):界面微观结构的形成、劣化机理及其影响因素

首先概括介绍了目前国际上存在的几种界面过渡区微观结构的模型,然后分新拌混凝土阶段和水化早期、材料硬化过程中以及材料使用过程中3个阶段描述了界面微观结构的形成以及劣化机理。在第1阶段,界面过渡区形成的可能机理为：边壁效应,絮凝成团作用,微区泌水效应,离子的迁移、沉积与成核生长,水化产物的单边生长效应以及脱水收缩效应。在第2阶段,界面过渡区可能的形成与劣化机理为：自身收缩、化学收缩和自干燥收缩、干缩,集料与浆体膨胀系数的差别,浆体的进一步水化以及水化产物的重结晶。在第3阶段,界面过渡区的形成与劣化机理为：荷载的作用,环境介质的侵蚀,冻融的破坏,碱集料反应以及胶凝材料的进一步水化。同时给出了几种常规的以及可能成为界面过渡区微观结构的表征方法。最后,从原材料的物理、化学组成,配合比以及材料制备工艺角度分析了影响界面过渡区微观结构的因素。     

不同强度废旧混凝土水泥稳定再生材料路用性能研究

为了研究废旧混凝土强度与再生集料性能及水泥稳定再生基层材料的力学及耐久性能之间的影响规律,采用钻芯法对废旧桥梁T梁、立柱、废旧路面混凝土不同结构部位取样进行抗压强度试验,得出废旧混凝土的强度推定值,分别为25.8 MPa、37.4 MPa、58.1 MPa.对3种不同强度废旧混凝土再生集料的性能进行对比,并分析了不同强...     

磨细粉煤灰对混凝土ITZ微观结构的影响

ITZ是混凝土中的薄弱环节,优化ITZ的内部结构有利于混凝土强度和耐久性的提高。粉煤灰可以与水泥发生二次水化反应,吸收混凝土中的Ca(OH)2和AFt微晶,生成水化硅酸钙和水化铝酸钙,提高ITZ的密实性和粘结强度。对比分析普通Ⅱ级粉煤灰和磨细Ⅱ级粉煤灰对混凝土ITZ的影响。结果表明:磨细粉煤灰的颗粒分布较宽,颗粒表面缺陷较多,化学反应活性高于普通粉煤灰;磨细粉煤灰混凝土微观结构要比普通粉煤灰混凝土致密,28d界面过渡区的晶体含量要低于普通粉煤灰混凝土。     

再生混凝土强度计算公式中回归系数的探讨

用废旧混凝土破碎物代替粗集料配制再生混凝土时,用普通混凝土配制强度公式计算其强度,会存在较大的误差,主要是公式中集料系数aA,aB值不同。试验确定了不同再生集料系数值以及相应的强度计算公式,可为再生混凝土实际强度的计算提供参考。     

再生混凝土力学性能试验研究

研究再生集料对再生混凝土抗裂性能的影响.结果表明：随着再生集料掺量的增加,再生混凝土的抗压强度和抗拉强度都有所下降,但其弹性模量和脆性系数也有所下降,这对提高混凝土的抗裂性能是有益的.     

不同强度等级再生混凝土多重界面结构显微硬度分析

根据再生混凝土界面结构的特点,建立了多重界面重构模型.通过测试分析不同强度等级再生混凝土多重界面过渡区的显微硬度,研究了再生混凝土多重界面结构及其对性能损伤的影响规律.研究结果表明:提高再生混凝土的强度等级能有效地增大砂浆基体及界面过渡区的显微硬度;由C40废弃混凝土加工成的再生粗骨料,配制C30或C40再生混凝土,其薄弱界面为老骨料-新浆体界面;而配制的C50再生混凝土的薄弱界面则为老浆体-新浆体界面.     

低温低湿养护条件对混凝土微观结构影响

为了进一步认识中国西北气候环境对混凝土材料微观结构的影响,采用纳米压痕技术对不同温湿度养护条件下混凝土的微观结构特征开展试验研究。结果表明：从不同水化产物相的体积分数结果来看,养护温湿度不足会使得水泥砂浆中毛细孔隙和低密度水化硅酸钙(C–S–H)凝胶含量增多。通过对不同养护条件下混凝土界面过渡区的压痕模量和硬度统计结果可知,相比于20℃-95%相对湿度(RH)养护条件,当养护条件为10℃-70%RH和3℃-50%RH时,混凝土的界面过渡区平均厚度分别增加了5μm和10μm。     

界面过渡区对混凝土徐变性能的影响

为分析界面过渡区对混凝土徐变性能的影响,运用Laplace变换原理,建立了考虑界面过渡区黏弹性的混凝土徐变模型,将该模型与不考虑界面过渡区的混凝土徐变预测模型进行对比和实验验证.结果表明:考虑界面过渡区的混凝土徐变模型与实验数据吻合较好,该模型能够反映界面过渡区在混凝土徐变中的作用,加载龄期为365 d时,界面过渡区使...