机制砂全再生粗骨料混凝土的力学性能

为探究骨料类型、水灰比与石粉含量对机制砂全再生粗骨料混凝土力学性能的影响,制备了不同石粉质量分数(5%、10%和15%)和不同水灰比(0.50、0.37和0.32)的全再生骨料混凝土试件.以72个立方体试件用于抗压强度试验,72个圆柱体试件用于弹性模量试验.结果表明,合理的石粉含量能有效提高再生骨料混凝土的力学性能,但在不同的水灰比下,最佳石粉含量存在差异;当水灰比和石粉含量双因素交互作用时,水灰比为0.32、石粉质量分数为15%的再生混凝土力学性能达到最优.构建了机制砂再生粗骨料混凝土抗压强度、弹性模量与水灰比、石粉含量的关系模型,计算结果的标准差与离散系数均不超过5%,模型精度良好.研究成果可为提高再生骨料混凝土力学性能及其工程应用提供理论依据.

全再生细骨料混凝土的制备及性能试验研究

为提高再生细骨料(regenerate fine aggregates,RFA)的回收使用率,本研究采用一种含砖RFA进行全再生细骨料混凝土(fully recycled fine aggregate concrete,FRFAC)的试验制备.设计吸水率试验拟合公式计算RFA的主要组成及含量;通过设计正交试验研究水料比、减水剂和RFA粒径级配对不同养护天数下FRFAC的强度与热工性能的影响.研究结果表明,该RFA中主要包含废砖、废混凝土和泥块,其含量分别为13.58%、52.98%和33.44%,泥块含量较多,所以在制备前需对RFA进行筛分处理,该RFA平均吸水率较大,所以需采用饱和面干法进行预处理;对FRFAC强度影响最大的是RFA粒径级配,其次是水料比和减水剂,强度随着养护天数呈缓慢上升趋势;FRFAC的导热系数低,通过抗压导热交互分析得到配比最优方案为A3B3C2,制备的FRFAC强度达到25.8 MPa,导热系数为0.4636 W/(m·K),可用于建筑工程中.

3D打印全再生粗骨料混凝土各向异性力学性能研究

选用粒径4.75~10mm的粗骨料,制备成天然粗骨料混凝土和再生粗骨料混凝土,对比分析了作为3D打印油墨的可打印性,并探讨了不同养护条件对3D打印混凝土硬化后各向异性力学性能的影响。试验结果表明,相较于天然粗骨料,全再生粗骨料有助于加速打印油墨由流动性向塑性转化;通过配合比调整,打印油墨在静置10min后仍能维持可打印性,连续打印下的可工作时间增至20min;相较于标准养护,自然养护7d的天然及再生打印试样X方向的抗压强度降低分别为19.84%及20.13%;抗压强度关系为X轴(打印方向)>Z轴(叠层方向)>Y轴(传动轴方向),标准养护28d天然及再生打印试样Y轴抗压强度分别为X轴的83.41%与84.27%,表现出明显的各向异性。最后,从细微观角度阐释了骨料类型及3D打印层间性能对各向异性的形成机理。

砖混再生骨料制备全再生混凝土试验研究

将混凝土的粗、细骨料用MRA 100%取代配置全再生混凝土.以3种水灰比和3种浆骨比为变量,设计试验配合比.对新拌混凝土进行坍落度试验,对养护龄期为3d、7d、14d、28d和56d的试件进行抗压强度试验.结果表明,二次搅拌工艺、水灰比和浆骨比对坍落度的影响程度依次增大;MRA全再生混凝土的强度发展较为缓慢,采用降低水灰比、提高浆骨比和二次搅拌的方式能有效提高抗压强度.

不同骨料含量对全再生骨料混凝土性能试验研究

完全再生骨料混凝土已经广泛应用于道路、建筑物、地基和其他基础设施建设中。其由再生粗骨料、细骨料和部分取代水泥的再生粉末制备而成。通过四种不同的骨料,即全天然骨料(Fully natural aggregates,FNA)、全再生粗骨料(Recycled coarse aggregate for concrete,RCAC)、全再生细骨料(Recycled fine aggregate concrete,RFAC)和全再生骨料(Fully Recycled Aggregate Concrete,FRAC),与三种不同的再生粉末(RP)含量(即总粘合剂的10%、20%和30%)作为参数变量。研究了不同骨料含量下完全再生骨料混凝土力学性能(抗压与抗拉强度性质)和单轴抗压应力-应变关系。试验结果表明,再生材料的加入对混凝土强度有不利影响,但是28d强度依然满足C30水泥标准。加入RAs或RP对全再生骨料混凝土应力-应变曲线的上升分支影响不大,但前者使曲线的下降分支更陡峭,而后者使其更平坦。由于RAs和RP的加入,使其弹性模量有所降低。

全再生细骨料的制备及其对混凝土性能影响的试验研究

传统再生细骨料的需水量大、强度低,较难利用。将废弃混凝土全部破碎成细骨料的全再生细骨料技术能够有效提高再生细骨料的性能。在前期研究的基础上,进行了全再生细骨料的制备及其对混凝土性能影响的研究。研究结果表明,全再生细骨料的制备应包括破碎、筛分和整形工艺;全再生细骨料中小于0.075和0.15mm的细粉对其强度性能有利,不宜去除;考虑到其细粉组成包括石粉,其微粉含量限值可较现有标准有所提高。全再生细骨料相对于传统再生细骨料在性能上有很大改善,胶砂需水量小且强度高,以其配制的C30和C50混凝土性能明显优于传统再生细骨料。全再生细骨料的胶砂需水量等性能仍不如机制砂和河砂,但其胶砂强度却高于机制砂和河砂;以其配制的混凝土抗压强度(特别是高水胶比时)明显高于河砂和机制砂混凝土,但工作性能略低。综合来看,全再生细骨料能够全取代河砂和机制砂用于制备C30和C50混凝土。

全再生骨料混凝土高剪力墙的振动台试验

为了解全再生骨料混凝土高剪力墙的抗震能力,并与普通混凝土高剪力墙的抗震能力进行比较,进行了2个高剪力墙模型的振动台试验研究。2个试验模型中,1个为普通混凝土高剪力墙,1个为粗骨料、细骨料均为再生骨料的混凝土高剪力墙。通过对实测数据的对比分析,研究了全再生骨料混凝土高剪力墙在弹性和开裂后弹塑性阶段的动力特性、动力响应及其最终破坏形态。结果表明:全再生骨料混凝土高剪力墙的抗震能力低于普通混凝土高剪力墙的抗震能力,建议实际工程中采用抗震性能相对较好的再生粗骨料混凝土剪力墙。

全再生细骨料免蒸压陶粒轻质混凝土隔墙板研究

全再生细骨料(Complete Recycled Fine Aggregate)是废弃混凝土利用的新方法,其表观密度和吸水性能明显优于传统再生细骨料。采用全再生细骨料替代河砂制备了免蒸压陶粒轻质混凝土及隔墙板试件,测试了所制备材料的面密度、抗压强度和干缩率。实验结果表明:优选的全再生细骨料免蒸压陶粒轻质混凝土配合比为水胶比为0.30,砂胶比为2.0,陶粒绝对体积掺量为15%,混凝土目标湿密度为1650 kg/m^3;在面密度相同时,与使用河砂的免蒸压陶粒轻质混凝土隔墙板相比,全再生细骨料免蒸压陶粒轻质混凝土隔墙板抗压强度略高,干缩值较大,其较高的干缩值可能是其含水率较高和实验前浸泡饱水所致,可通过延长养护时间至7 d解决;使用引气方式制备的全再生细骨料免蒸压陶粒轻质混凝土隔墙板的面密度、抗压强度和干缩率均能满足JG/T 169—2016《建筑隔墙板用轻质条板通用技术要求》标准要求,与现有的蒸压陶粒轻质混凝土隔墙板相比,其混凝土材料成本可降低23%;采用全再生细骨料制备免蒸压陶粒轻质混凝土隔墙板是促进废弃混凝土再生利用和隔墙板绿色生产的有效途径。

废弃混凝土制全再生细骨料中试工艺研究

针对废弃混凝土制备全再生细骨料中试研究需求,进行中试设备选型、中试生产线的设计以及工艺优选研究。优选出PE-250×400颚式破碎机进行一次粗破碎,振动给料机、圆振动筛、PCX-8040高效细碎机循环制砂的中试设备和工艺,并制备出性能满足GB/T 25176—2010《混凝土和砂浆用再生细骨料》要求的全再生细骨料。全再生细骨料优良的颗粒级配、较高的表观密度、较低的压碎指标和吸水率,使得其能够全取代河砂用于制备混凝土。

全再生骨料混凝土配合比设计与试验研究

采用再生砂和再生粗骨料配制全再生骨料混凝土,对其拌合物的工作性能、立方体抗压强度、轴心抗压强度、劈裂抗拉强度和弹性模量进行了试验研究,分析了水灰比、砂率对混凝土的影响规律.结果表明:水灰比是影响全再生骨料混凝土力学性能的主要因素,存在调节混凝土拌合物工作性能和基本力学性能的合理砂率.与现行混凝土结构设计规范的混凝土基本力学性能取值规定比较,全再生骨料混凝土的轴心抗压强度可按规范取值,但其抗拉强度和弹性模量按规范取值则偏大.

用全再生细骨料配制混凝土的配合比设计方法探讨

全再生细骨料是将废弃混凝土全部制备成5mm以下的再生细骨料,相比普通的再生细骨料,其具有表观密度高、吸水率低的特点。全再生细骨料混凝土配合比设计方法是推广全再生细骨料在工程中应用的关键技术。本文通过对现有的再生细骨料、机制砂和石屑混凝土配合比设计方法的总结分析,探讨了用全再生细骨料配制混凝土的配合比设计方法。

全再生骨料混凝土基本特性及受压损伤本构

为实现废弃混凝土资源最大化利用和充分挖掘其低碳潜能,提出发展全再生骨料混凝土(FRAC),即利用废弃混凝土加工成的再生粗、细骨料全部取代天然砂石制备的混凝土。以4种不同的骨料体系作为参变量,完成了FRAC的力学性能、收缩特性和单轴抗压应力-应变关系试验研究。分析结果表明,混凝土抗压强度受再生骨料体系,尤其是全再生细骨料的负面影响较大,但经过配合比优化,FRAC能满足C30强度等级以上的制备设计要求;全再生骨料体系增加了混凝土的干燥收缩,尤其是早期收缩发展;FRAC在单轴受压作用下出现较小变形时,损伤就开始明显发展,通过考虑初始损伤和受力损伤,建立了适用于FRAC的受压损伤本构模型,能很好地描述其应力-应变行为特征。最后,对提升全再生骨料混凝土力学性能未来需要开展的研究方向进行了展望。

钢纤维全再生粗骨料混凝土梁抗弯性能试验研究

混凝土梁良好的抗弯性能是影响建筑结构安全性的重要因素。为研究加入钢纤维的全再生粗骨料钢筋混凝土梁抗弯力学性能,设计了4根全再生粗骨料混凝土梁和1根天然粗骨料混凝土梁,主要设计参数为全再生粗骨料取代率,钢纤维体积分数,预损程度以及碳纤维布(CFRP)加固。通过单调加载试验对5根梁的破坏形态、荷载-跨中挠度曲线、钢筋应变变化特征等抗弯性能进行了研究,采用ABAQUS有限元软件对各试件的加载过程进行了建模分析,基于现有规范和试验数据对各试件的峰值承载力计算方法进行了研究。研究结果表明,各试件梁均发生典型受弯破坏,掺加纤维后梁的受压区混凝土破碎脱落范围减小;全再生粗骨料混凝土梁的抗弯承载能力较普通混凝土梁降低约6%,掺加钢纤维后梁的抗弯承载力较未掺加钢纤维的全再生粗骨料混凝土梁提高约5%,钢纤维的掺入亦可改善混凝土梁的变形能力;采用碳纤维布直接加固后的梁承载力提高约20%,先预损后进行碳纤维布加固后的梁承载力可提高约14%,碳纤维布还可显著提高试验梁的整体刚度;ABAQUS有限元软件分析结果与试验结果吻合较好,可较为准确地模拟梁的破坏形态和抗弯性能;现有规范公式及文中修正方法得到的抗弯承载力计算值与试验值相比误差较小,二者均可用于钢纤维全再生粗骨料混凝土梁的设计。

全再生骨料混凝土空心砌块配合比设计

将废弃混凝土和铁尾矿砂加工成再生骨料,用于配制全再生混凝土空心砌块,这对回收利用废混凝土和铁尾矿砂具有重要的现实意义。提出了利用废混凝土及铁尾矿砂配制全再生骨料混凝土空心砌块配合比的设计步骤和计算方法,并以强度等级为MU7.5的全再生骨料混凝土空心砌块为例进行了实例设计计算。

高流态免振捣全再生骨料混凝土在深基坑肥槽回填中的应用研究

针对砖渣含量高的再生骨料混凝土坍落度小及坍落度经时损失大的问题,通过对再生粗骨料预湿以及调整外加剂组分等方法,研发出了高流动性免振捣的全再生骨料混凝土,并将其成功地应用到了南飞鸿广场项目基坑肥槽回填中,解决了传统方法基坑肥槽回填夯实难的问题。高流态全再生骨料混凝土中粗细骨料都采用再生骨料,再生材料比例达85%以上,且具有场地要求低、免振捣、稳定性好、施工速度快等优势。高流态免振捣全再生骨料混凝土的应用找出了一条低品质建筑垃圾大批量资源化、高附加值利用的有效途径,具有显著的环境效应和经济效益及广阔的工程应用前景。

全再生粗骨料混凝土力学性能试验与评价研究

全再生粗骨料混凝土的研发旨在从最大程度上利用再生粗骨料并尽可能减少对现有生产设备的改动,从而获得混凝土产业绿色化的最大综合效益。基于不同混凝土水灰比情况下,考虑再生骨料预处理方式、再生粗骨料粒径和细骨料类型等因素影响,进行了全再生粗骨料混凝土配合比设计及其拌合物工作性能和立方体抗压强度、轴心抗压强度、劈裂抗拉强度和弹性模量等基本力学性能的系列试验。结果表明:再生骨料预湿处理对混凝土拌合物保持良好工作性能及混凝土强度达到预期是非常必要的;随着再生粗骨料粒径的增大,混凝土的流动性增大,但抗压强度减小;水灰比相同时,全再生粗骨料混凝土的基本力学性能按采用机制砂、天然砂、混合砂和再生细骨料的次序减小,与干表观密度依次减小的顺序相对应;提出了基于鲍罗米公式预测全再生粗骨料混凝土立方体抗压强度的修正系数,分析了轴心抗压强度、劈裂抗拉强度和弹性模量与立方体抗压强度的关系,并基于现行规范GB 50010—2010的规定提出了按强度等级进行相应取值的建议。该研究可为全再生骨料在预拌混凝土中的推广和应用奠定基础。

水灰比与减水剂对全再生粗骨料混凝土力学性能的影响

定量分析了全再生混凝土水灰比及聚羧酸减水剂掺量改变时,全再生粗骨料混凝土抗压强度与抗折强度的变化趋势,得出合理的水灰比和适宜的减水剂掺量。试验结果表明:随着水灰比增大,全再生粗骨料混凝土抗压强度先增大后减小,抗折强度缓慢减小,水灰比为0.36时,立方体试块抗压性能最佳,强度达到最大值42.3 MPa,通过试验数据分析全再生混凝土试件的抗压强度与抗折强度力学指标关系,得出合理的全再生混凝土水灰比应控制在0.36。水灰比一定,掺入聚羧酸减水剂,抗压强度先增大后减小,抗折强度先缓慢增大后趋于稳定,抗压强度为41.4 MPa与抗折强度4.62 MPa均为最大时,此时聚羧酸减水剂掺入量0.60%,因此,适宜的聚羧酸减水剂掺量范围为0.60%。

全再生废砖骨料混凝土导热系数试验分析与预测

以3种不同的再生废砖粗骨料替代率(40%、70%、100%)和再生废砖细骨料替代率(40%、70%、100%)设计7组试验,对再生废砖骨料混凝土导热系数进行试验和分析。试验结果表明:提高再生废砖粗骨料替代率可降低再生废砖骨料混凝土导热系数;在再生废砖粗骨料替代率为100%的基础上,增加再生废砖细骨料的替代率,则再生混凝土导热系数持续下降,其中全再生废砖骨料混凝土导热系数最低,相比普通混凝土降低幅度为57.52%;定义了再生废砖骨料影响系数G,G值越大,再生混凝土导热系数越低;研究了再生砖骨料混凝土导热系数的变化机理,在Hasselman-Johnson模型基础上,提出了再生废砖骨料混凝土导热系数修正公式,计算预测值与试验值吻合良好。

全再生骨料混凝土收缩性能试验研究

为了最大程度地利用废旧混凝土再生骨料并取得最佳综合效益,采用100%再生细骨料和再生粗骨料配制全再生骨料混凝土。考虑再生骨料是否进行预湿处理并变换水灰比、水泥强度进行配合比设计,开展了全再生骨料混凝土工作性能、抗压强度和收缩性能的试验研究。结果表明:通过合理的配合比设计和再生骨料预湿处理,全再生骨料混凝土的工作性能和抗压强度均可达到设计要求;自收缩增长率曲线具有不受水灰比和水泥强度影响的同一变化路径,但自收缩终值明显受水灰比影响;水泥强度相同时,干缩随水灰比的增大而增大;混凝土强度相近时,干缩随水泥强度的增大而减小;再生骨料不做预湿处理将导致全再生骨料混凝土的强度降低、收缩增大。该研究可为全再生骨料在预拌混凝土中的推广和应用奠定基础。

全再生骨料透水混凝土的制备及性能研究

全再生骨料透水混凝土是采用再生骨料全部替代传统天然骨料的透水混凝土,其在骨料利用上最大程度节约了天然骨料资源,同时对废弃资源也实现了较大程度的回收利用。但是,全再生骨料透水混凝土由于全部采用再生骨料作为骨料,其抗压强度相比较于普通透水混凝土较低。该研究通过合理的工艺、配合比设计,以及水胶比和减水剂之间的协同调整,有效提高了全再生骨料透水混凝土的抗压强度。试验中,在确保混凝土具备一定透水能力的基础上,通过协调水胶比和减水剂的用量,能够使全再生骨料透水混凝土的7 d抗压强度超过20 MPa,维持在22~33 MPa之间,最高为32.62 MPa。