钢纤维增强碱矿渣再生骨料混凝土的力学性能

碱矿渣再生混凝土是以碱激发胶凝材料替代水泥、再生骨料取代天然石子制备而成的新型混凝土,能有效降低波特兰水泥用量,提高废弃混凝土利用率,但尚未见对其力学性能的相关研究。为研究碱矿渣再生混凝土的基本力学性能,以钢纤维取代率和再生骨料取代率为主要试验参数,进行抗压试验、劈裂抗拉试验和抗折试验。研究结果表明:随着再生粗骨料取代率的增加,碱矿渣再生混凝土的抗压强度f_(cu)、劈裂抗拉强度f_(t)和抗折强度f_(w)均降低,再生粗骨料取代率为100%时的降低幅度分别为30%、10%、15%;碱矿渣再生混凝土抗压强度和劈裂抗拉强度随钢纤维体积取代率增加先提高后降低,钢纤维体积取代率为0.6%时,抗压强度和抗折强度达到最大值;碱矿渣再生混凝土抗折强度随钢纤维体积取代率增加而增加。

非规则再生骨料建模及再生骨料混凝土数值模拟

传统再生骨料混凝土(RAC)模型多采用基本几何形状来代表再生骨料(RA)结构,这与实际情况差异较大。本文结合数字图像技术和傅里叶描述法构建了真实的二维骨料数据库,并提出了基于骨料叠加法随机生成RA的新方法。基于外接矩形框/内切圆的粗判定和基于重叠框的精细判定提出了一种新的适用于傅里叶重构骨料的快速投放算法,实现了不同RA取代率和RA残余砂浆含量的RAC细观结构的构建。基于内聚力模型根据随机生成的RAC的细观结构建立了数值模型,研究了RA取代率和RA残余砂浆含量对RAC单轴抗拉性能的影响。结果表明,RAC的抗拉强度和弹性模量随着RA取代率和RA残余砂浆含量的增加而降低,但峰值应变变化不大。该RA模型更符合实际,且附着砂浆的含量和分布可自主调整。

不同温度下再生骨料沥青混凝土动态抗压性能研究

为进一步研究再生骨料沥青混凝土在水工建筑物中的适用性,本文在不同温度环境中对再生骨料水工沥青混凝土的动态力学特性进行试验研究。对再生骨料水工沥青混凝土在温度为-10℃~10℃和应变速率为10^(-5)~10^(-2)s^(-1)的条件下进行动态抗压性能试验研究。试验结果表明:再生骨料水工沥青混凝土的抗压强度和弹性模量与温度成反比关系,与加载速率成正比关系;峰值应变与温度成正比关系,与加载速率成反比关系。通过温度影响因子和相关性系数分析,发现抗压强度和弹性模量随着温度升高逐渐减小并趋于某一定值。

含氯再生骨料混凝土中钢筋抗锈蚀性能试验研究

沿海地区废弃混凝土受氯离子侵蚀,为使其更好地再生利用,探究含氯再生骨料混凝土的改性方法及钢筋抗锈蚀性能,以矿物掺合料种类及掺量、再生骨料强化为变量,设计15组混凝土,对混凝土中钢筋通电加速锈蚀,并通过电化学工作站的线性极化法和电化学阻抗谱法测试其钢筋电化学指标。结果表明:含氯再生骨料混凝土中钢筋锈蚀进程快于普通不含氯再生骨料混凝土;纳米SiO_(2)溶液强化含氯再生骨料,以及在混凝土中复掺矿物掺合料均可提高含氯再生骨料混凝土钢筋抗锈蚀性能;通过强化改性的含氯再生骨料混凝土的钢筋抗锈蚀性能不低于普通再生骨料混凝土。

原生混凝土强度对再生骨料透水混凝土强度的影响

将废弃混凝土试块按强度等级分类制成再生骨料,在不同水灰比条件下制备再生骨料透水混凝土。通过对所制试件进行抗压强度和弯拉强度测试、宏观和微观组织表征以及显微硬度测试,分析了原生混凝土强度和水灰比对再生骨料透水混凝土强度的影响。结果表明,再生骨料透水混凝土强度与原生混凝土强度存在明确正相关性。原生混凝土强度每提高10 MPa,再生骨料透水混凝土抗压强度可提高10%~20%,弯拉强度可提高10%~30%。不同强度等级原生混凝土制备的再生骨料透水混凝土最优水灰比呈现规律性变化。随着原生混凝土强度的提高,再生骨料表面的孔隙变小、微裂缝变少,附着的水泥浆趋于致密,所制再生骨料透水混凝土界面强度增大。

BFRP筋与再生骨料混凝土粘结性能试验研究

为探究玄武岩纤维筋(BFRP筋)与再生骨料混凝土的粘结性能,对其进行中心拔出试验。基于试验结果,探究了其破坏形态以及粘结机理,研究再生混凝土强度等级、筋材直径和再生骨料替代率对BFRP筋和再生骨料混凝土粘结性能影响。结果表明,BFRP筋与再生骨料混凝土粘结有拔出破坏和劈裂破坏两种破坏形态;BFRP筋与再生骨料混凝土粘结滑移曲线可分为微滑移段、滑移段、下降段和残余应力段;提高再生混凝土的强度等级可以延缓混凝土内部裂缝的产生与演化,进一步提高BFRP筋表面肋与混凝土之间的机械咬合作用,增大BFRP筋与再生混凝土的粘结强度;因剪力滞后效应,BFRP筋与再生骨料混凝土的粘结强度随着BFRP筋直径的增加而降低;再生骨料替代率的增加会对BFRP筋和再生骨料混凝土的粘结应力产生不利影响。

CO_(2)矿化再生骨料物理性能影响因素与机理

对经CO_(2)矿化后的再生骨料(RA)吸水率和表观密度的影响因素进行分析.结果表明:CO_(2)矿化处理能有效改善再生骨料的物理性能,且随着固碳率的增加,RA的物理性能改善愈发显著;当RA含水率为1.3%时,在环境温度和相对湿度分别为50℃和98%,CO_(2)体积分数、压力、碳化时间分别为99%、0.15 MPa、24 h条件下,RA的碳化强化效果最佳,与未经碳化处理的RA相比,其固碳率为1.77%,吸水率降低33.47%,表观密度增加2.06%.经CO_(2)矿化处理后,RA中的Ca(OH)_(2)和水化硅酸钙(C-S-H)凝胶与CO_(2)发生碳化反应,在孔隙中生成方解石晶型的CaCO_(3),使得界面过渡区变得致密,孔隙率由22.07%降至12.78%,实现了RA对CO_(2)的封存,改善了RA的物理性能.

含氯再生骨料混凝土抗氯离子渗透性能的研究

采用纳米SiO_(2)溶液浸泡含氯再生骨料以降低骨料含氯量,并在此基础上考虑复掺矿物掺合料,设计16组配合比以制备C40再生骨料混凝土,测定其7 d、28 d的抗压强度与28 d的电通量、Cl^(-)扩散系数。结果表明:再生骨料中的Cl^(-)可提高混凝土7 d的抗压强度,少量降低其28 d的强度,但会大幅度破坏混凝土抗Cl^(-)渗透性能;纳米SiO_(2)溶液改性后骨料含氯量显著降低,与矿物掺合料联合作用将有效提升再生混凝土力学性能与抗Cl^(-)渗透性能;其中,30%粉煤灰与8%硅灰复掺优化效果最佳,Cl^(-)渗透系数较未掺掺合料组降低85.6%。基于含氯再生骨料多重界面与Cl^(-)扩散机理,推导“内渗型”Cl^(-)扩散模型,并将其用于含氯再生骨料混凝土构件服役任意龄期的Cl^(-)含量预测。

方钢管砖混再生骨料混凝土短柱轴压性能有限元研究

目的 研究方钢管砖混再生骨料混凝土短柱的力学性能,推动建筑固废资源化利用。方法 利用ABAQUS软件建立方钢管砖混再生骨料混凝土短柱模型,将模拟结果与试验结果进行对比,验证了模型的正确性。然后分析砖混骨料取代率、倒角率、钢管屈服强度及厚度对短柱轴压力学性能的影响。结果 砖混骨料取代率小于50%时,极限承载力降低幅度在10%以内;当倒角率提高至0.16时,极限承载力有小幅度提升;试件的极限承载力随着钢管的厚度及屈服强度的增大而提高。结论 砖混骨料取代率较小时对试件承载能力影响较小,外包钢管的强度与厚度对试件承载能力有较大影响。对于方柱,适当提高倒角率可以使钢管更好约束混凝土,提高试件承载能力,但倒角率过大时截面面积有较大削弱,承载能力降低。

NaOH浓度对地聚物再生骨料混凝土尺寸效应的影响

设计了4种不同立方体尺寸(70 mm、100 mm、150 mm和200 mm)和5种不同NaOH浓度(3 mol/L、5 mol/L、7 mol/L、9 mol/L、11 mol/L)的地聚物再生骨料混凝土试块,研究了不同NaOH浓度条件下的地聚物再生骨料混凝土抗压强度的尺寸效应。通过试验发现:GB/T 50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》中规定的换算系数并不适用于地聚物再生骨料混凝土,给出2种方法来进行地聚物再生骨料混凝土尺寸换算系数的取值,第一种是平均数方法:α_(200)=0.93、α_(100)=1.13、α_(70)=0.70,第二种方法采用线性拟合:α_(200)=0.9735-0.0065ε、α_(100)=1.0445+0.0125ε、α_(70)=0.718-0.002ε;尺寸为200 mm、150 mm和100 mm的地聚物再生骨料混凝土抗压强度均符合Bazant的尺寸效应理论曲线,采用无量纲的方法可以得到地聚物再生骨料混凝土抗压强度与NaOH浓度和尺寸参数耦合作用影响的预测方程,所提出的方程具有更好的适用性,并且得出了不同NaOH浓度条件下地聚物再生骨料混凝土的临界尺寸和临界强度值。

再生骨料对混凝土性能的影响及其强化技术研究现状

总结了再生骨料的颗粒级配、表观密度、压碎值及吸水率等特性,分析了再生骨料对混凝土工作性能、力学性能、体积稳定性及耐久性能的影响。结果表明,再生骨料较天然骨料表观密度小、吸水率高、压碎值大。探讨了多种再生骨料强化技术,包括机械研磨、热处理、酸处理、微生物强化、碳化强化、矿物掺合料强化、纳米材料改性和聚合物浸渍等方法,并分析了各自的优缺点,以期推动再生骨料的规模化高值利用。

再生骨料透水混凝土力学和透水性能研究

文中制作不同水灰比和再生骨料添加量的再生骨料透水混凝土试件,经标准养护28 d后,对试件进行立方体抗压强度和透水性能测定。结果表明,随着水灰比的增加,透水混凝土试件的抗压强度和透水率均为先增加后减小;随着再生骨料添加量的增加,抗压强度不断减小而透水性能变化不大。最终确定水灰比为0.25、再生骨料添加量为15%、骨胶比为1?4、添加1.5%减水剂和6%硅粉为再生骨料透水混凝土的最佳配比,该结论为再生骨料透水混凝土的应用提供了技术支持。

绿色建筑理念下建筑垃圾制备再生骨料的工艺研究

将建筑垃圾高效转化为再生骨料,是实现建筑材料循环利用的关键。基于此,围绕建筑垃圾制备再生骨料的原理、关键技术及工艺的预处理、初级处理、二级处理、深度处理和后处理阶段进行了深入探讨,提出了一套系统的处理流程。

振动拌和对水泥稳定再生骨料性能的影响

为研究再生粗骨料在水泥稳定再生集料中的应用,提升水泥稳定再生骨料的力学性能,将桥梁拆除产生的建筑废物经破碎后用来制备再生粗骨料,通过与天然细集料配比,优化水泥稳定再生骨料的级配,开发出了一种改良混合物,并探讨了振动拌和与水泥的质量分数对水泥稳定再生骨料性能的影响。研究发现:最优的拌和参数为振动时间30 s,振动频率40 Hz;振动拌和能改善水泥稳定再生骨料的干缩性能、温缩性能与力学性能,可提高水泥稳定再生骨料承受交通荷载的能力;当水泥的质量分数为5%时,振动拌和的水泥稳定再生骨料7 d抗压强度为4.2 MPa,达到我国重交通高速公路对基层的强度要求,同时,水泥的质量分数的增加有利于力学性能的提升,但对干缩性能和温缩性能有着不利影响。

全再生骨料堆石混凝土性能研究

随着建筑固体废弃物排放量逐年增加,传统处理方式面临资源浪费和环境破坏等问题。本文利用再生细骨料和再生细粉制备的自密实砂浆灌注废旧混凝土块石堆积间隙,最终形成再生骨料堆石混凝土。研究结果表明,再生细粉的掺入使自密实砂浆截锥流动度和泌水率分别降低了6.1%~16.7%和7.7%~30.8%。再生细粉取代水泥降低了自密实砂浆7 d抗折强度,但对28和60 d抗折强度影响较小。再生细粉取代再生细骨料在水灰比为0.45时增加了砂浆7和28 d的抗压强度。随着养护龄期延长,堆石混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度的增长速率逐渐降低,再生细粉取代再生细骨料在低水灰比下提高了混凝土抗压强度和劈裂抗拉强度。混凝土的力学强度和抗冻性受到水灰比、胶凝材料含量和骨料级配的影响。

基于层次分析法的建筑再生骨料人工湿地植物评价模型构建与应用

研究以混合建筑再生骨料、红砖和砾石为填料,菖蒲、香蒲、鸢尾、芦苇、美人蕉、再力花、风车草为供试植物,利用层次分析法,构建了基于植物生长特性、生理特性、水质净化效果和经济成本为准则层的人工湿地植物评价体系。结果表明,对4个准则层进行排序为水质净化效果(0.6144)>生长特性(0.1727)>经济成本(0.1187)>生理特性(0.0942);在净化效果中,4个因子的权重排序为TN(0.3050)=TP(0.3050)>氨氮(0.2769)>COD_(Cr)(0.1131)。生长特性中风车草得分最高(0.585),鸢尾得分最低(0.229);生理特性中芦苇得分最高(0.410),鸢尾得分最低(0);净化效果中风车草得分最高(2.858),菖蒲和再力花得分最低(1.361)。根据该评价体系,7种植物的综合排序依次为风车草、香蒲、芦苇、美人蕉、鸢尾、菖蒲、再力花。为充分发挥植物在湿地中的作用,可选取综合排序前3的植物用于影响因素的研究。

混合再生骨料混凝土强度性能的试验研究

以废弃混凝土和废弃黏土砖作为再生骨料制备的混凝土为研究对象,系统分析了再生骨料复掺比例、水灰比、养护温度对混凝土强度的影响。试验结果表明:废弃混凝土和废弃黏土砖复掺比例6∶4时,再生混凝土的早期强度较大;优化的水灰比能够有效加强水泥与骨料的黏结,促进再生骨料混凝土抗压强度的发展;养护温度对再生混凝土早期强度的影响显著,养护温度为50~55℃时有利于再生混凝土早期强度的产生,但是温度的促进作用随试件养护时间的增长而逐渐减弱。最后,通过SEM微观测试手段分析了养护温度影响混合再生骨料混凝土早期强度的机理。本研究可为废弃混凝土和废弃黏土砖的混合再生利用提供理论支持。

再生骨料强夯桩承载性能的三维离散-连续耦合数值模拟

建立了三维离散-连续耦合数值模型对再生骨料强夯桩的承载性能进行模拟,研究了再生骨料强夯桩的承载变形机理、桩体破坏模式及荷载传递规律,并分析了不同桩长和不同孔隙率的再生骨料强夯桩的承载性能。结果表明:再生骨料强夯桩破坏时在水平方向表现为鼓胀变形,鼓胀变形主要集中在3倍桩径范围内。桩周土体形成贯通地表的连续剪切滑裂面,地表会有隆起和抬升。全长桩底部3倍桩径长度并不承担荷载,有效长度为7倍桩径。随着孔隙率减小,再生骨料强夯桩的承载性能逐渐提高。

基于双目标优化的再生骨料混凝土智能配比设计方法研究

针对现有再生骨料混凝土配比设计未综合考虑资源、经济等因素的问题,提出了一种考虑低碳排、低成本等多因素的智能配比设计方法。引入再生混凝土强度影响系数,明确再生骨料与矿物掺和料对再生混凝土强度影响的数理关系。基于帕累托优化与目标优化决策,实现对再生骨料混凝土配合比设计的双目标配比优化;再通过代码撰写将研究理论应用于再生混凝土配合比设计软件的开发,实现再生骨料混凝土配合比设计的智能化,并应用于舟山人工鱼礁工程,实现了再生骨料混凝土配合比优选。结果表明:提出的智能配比设计方法可有效提高再生骨料取代率、低碳排胶凝材料掺量,实现再生混凝土应用的高绿色度、高强高性能、低能耗、低成本。

增强再生骨料固载混菌对混凝土裂缝自修复性能的影响试验研究

微生物诱导碳酸钙沉淀可实现混凝土裂缝的自修复,微生物载体可以有效提高混凝土基体内部微生物存活率,从而改善混凝土的自修复效果,然而目前的载体存在力学性能差、与水泥基材料兼容性差以及费用高等问题。提出一种基于增强再生骨料固载混菌的裂缝自修复混凝土,通过再生骨料增强时间对混凝土抗压强度和自修复性能的影响研究,确定再生骨料合理矿化增强时间,并揭示再生骨料矿化增强和混凝土裂缝自修复机理。结果表明:再生骨料合理增强时间为7 d,矿化增强后再生骨料的吸水率和压碎指标降低幅度分别为20.5%和9.5%;混凝土抗压强度提高幅度为8.6%;经56 d的修复养护后,基于增强再生骨料固载微生物的混凝土裂缝平均修复宽度和完全闭合率分别达到了0.44 mm和73%;再生骨料表面沉淀物呈规则方块状、晶体类型为方解石,裂缝部位沉淀物呈规则的方块状和针簇状,晶体类型为方解石和文石。