纤维再生粗骨料混凝土冻融损伤及寿命预测

通过在PVA纤维混凝土中掺入再生粗骨料,研究不同再生粗骨料替代率对混凝土力学及抗冻性能的影响,并对混凝土的抗冻性能进行灰色系统理论分析。结果表明:随着再生粗骨料替代率的增加,混凝土的抗压及劈拉强度呈现先减小后增加再减小的变化趋势,拉压比大致呈现先减小后增加的变化趋势。使用Design-Expert软件对混凝土冻融损伤模型拟合参数a及b与再生粗骨料替代率之间的关系进行线性拟合,发现两者之间存在较好的相关性。基于灰色系统理论GM(1,1)模型对混凝土的相对动弹性模量进行灰色系统理论分析,结果显示R0和R30模型精度评为Ⅱ级,其他组评为Ⅰ级;无论再生粗骨料替代率如何,DGM的精度最大,ODGM的精度最小;当再生粗骨料替代率大于50%后,再生粗骨料替代率对混凝土抗冻耐久性寿命影响较小。

冻融环境下再生粗骨料对聚丙烯纤维增强自密实混凝土轴心抗压力学性能的影响

采用快速冻融法研究再生粗骨料(RCA)替代率对聚丙烯纤维增强自密实混凝土(PPF-SCC)抗冻性能的影响。结果表明:随冻融循环次数的增加,两组混凝土的试件表面变得逐渐粗糙,受压破坏后试件完整性降低,质量损失率和动弹性模量损失率增大,超声波波速损失率及轴心抗压强度减小,应力-应变曲线的上升段下凹,下降段则逐趋扁平。曲线偏离纵轴方向,其与横轴包围的面积减小,相对峰值应力减小应变则增大,弹性模量减小,泊松比减小,单轴抗压本构模型控制参数a减小b增大。在相同冻融循环次数时,未掺RCA的普通PPF-SCC抗冻性能更好。基于动弹性模量损伤对两组PPF-SCC建立冻融损伤模型并进行寿命预测,可为再生混凝土在寒冷地带的工程应用提供理论支撑。

玄武岩纤维再生混凝土三向受压力学性能研究

研究了再生粗骨料替代率(0~100%)、玄武岩纤维(BF)体积掺量(0~0.2%)、侧向围压(0~9 MPa)对混凝土三向受压力学性能的影响,并建立了玄武岩纤维再生混凝土(BFRAC)的三向受压强度模型。结果表明:随着再生粗骨料替代率的增加,试件的峰值应力、峰值应变总体呈降低趋势;掺入适量BF可以有效提高试件的峰值应力和峰值应变,但在较高侧向围压下,BF对BFRAC的增强作用较小;随着侧向围压的增大,试件的破坏形态由竖向劈裂破坏转为斜向剪切破坏,峰值应力及峰值应变增大;基于八面体应力空间破坏准则和Rendulic平面破坏准则建立的BFRAC三向受压强度模型的精度均较高。

聚丙烯-钢纤维/再生粗骨料混凝土力学性能正交试验研究

基于L_(16)(4^(5))正交表设计16组聚丙烯-钢纤维/再生粗骨料混凝土(PP-SF/RCA混凝土)和1组基准组混凝土的7 d抗压强度和28 d抗压、劈拉及弯折强度试验,研究V_(P)、V_(S)和R_(R)三因素对PP-SF/RCA混凝土力学性能的影响。结果表明,PP-SF/RCA混凝土的7 d抗压强度和28 d抗压、劈拉及弯折强度均大于基准组,较基准组最大增幅分别为41.9%、23.0%、59.1%和28.9%;7和28 d抗压强度随V_(P)、V_(S)和R_(R)的变化趋势相似,但7 d抗压强度的方差分析结果不显著;对于28 d抗压强度,V_(P)和R_(R)为特别显著因素;对于28 d劈拉强度,V_(S)为显著因素;对于28 d弯折强度,V_(S)和R_(R)为显著因素;采用功效系数法对28 d抗压、劈拉及弯折强度试验结果进行综合评价,建议最佳配合比为0.04%的V_(P)、2.0%的V_(S)、80%的R_(R);引用纤维混杂效应理论建立的28 d抗压、劈拉及弯折强度预测模型精度较高。

多因素对自密实混凝土力学性能发展趋势的影响

采用正交试验分析微波加热改性次数、再生粗骨料替代率、钢渣砂替代率及聚丙烯纤维掺量这4种因素对自密实混凝土力学性能的影响。结果表明,钢渣砂替代率对抗压、劈拉及弯折强度影响显著,再生粗骨料替代率对抗压及劈拉强度影响显著,微波加热改性次数和聚丙烯纤维掺量对强度影响较小;微波加热改性对提升再生粗骨料的品质存在一定促进作用,但作用不显著,且实施工序耗时费力,难以满足工业化生产要求;综合衡量极差及方差分析结果可得最佳配合比为10次微波加热改性、70%再生粗骨料替代率、45%钢渣砂替代率和0.10%聚丙烯纤维掺量;通过非线性回归拟合得到的劈拉及弯折强度与抗压强度之间的新关系式与其他学者建立的关系式进行比较,提出的新关系式与试验数据吻合较好,有一定参考价值。

粉煤灰/不同骨料对纤维自密实再生混凝土力学性能影响

基于正交试验对比16组C30纤维自密实再生混凝土,研究聚乙烯醇纤维(PVA)、钢渣石、粉煤灰和包浆再生骨料对纤维自密实再生混凝土力学性能的影响。结果表明:粉煤灰对抗压强度、劈拉强度和弯折强度影响都显著,最大分别提升了34.4%、21.6%和16.9%;PVA对劈拉强度有一定影响,最高提升了9.1%;钢渣石和包浆再生骨料对3种强度都不显著,钢渣石对劈拉和弯折强度显著性高于包浆再生骨料,对于抗压强度则反之;采用功效系数法对4种因素进行综合评分,得到最优配合比为:1%(体积分数)的PVA,10%(质量分数)的钢渣石,30%的粉煤灰和50%的包浆再生骨料;引入其他学者的研究结果,对力学试验数据进行非线性回归分析,验证新换算关系式相关性良好。对包浆工艺的工业化生产提出建议。

硫酸盐冻融对自密实再生粗骨料混凝土力学性能的影响

采用快速冻融循环法研究再生粗骨料(RCA)替代率、冻融环境及冻融循环次数对自密实再生粗骨料混凝土(SCRCAC)力学性能的影响。结果表明:RCA替代率相同时,清水冻融环境中SCRCAC经历125次冻融循环后的抗压强度、劈拉强度及单轴抗压强度损失率最小,5%质量分数的MgSO4溶液冻融环境中为最大。冻融试验初期硫酸盐可抑制冻融损伤。冻融试验后期,不同冻融环境及RCA取代率下再生粗骨料混凝土与普通混凝土的抗压强度与冻融循环次数的关系曲线逐渐呈现分离。基于此,提出了劈裂抗拉及单轴抗压强度与抗压强度之间的新关系式,该模型能较好地预测RCASCC经硫酸盐冻融后的损伤劣化规律。建立的强度预测模型经游程检验表明模型精度较高。灰熵关联分析表明:清水、5%质量分数的Na2SO4溶液及5%质量分数的Na2SO4与5%质量分数的MgSO4的混合盐溶液冻融环境中冻融循环次数对抗压强度及劈拉强度的影响大于RCA取代率;而与5%质量分数的MgSO4溶液中情况相反;清水环境中冻融循环次数对单轴抗压强度的影响大于RCA取代率。