基于灰色关联分析的再生混凝土粗骨料质量优选研究

针对再生混凝土粗骨料质量优选涉及因素多,难以通过实测数据直接进行多集料之间质量优劣比较的问题,基于灰色关联分析法,提出了利用多项参数对再生混凝土粗骨料质量进行优选的方案。在该方案中,首先依据我国《混凝土用再生粗骨料标准》,选取了表观密度、空隙率、坚固性、压碎指标、微粉含量、泥块含量、吸水率等7项参数作为评价指标;然后,在依靠试验检测出再生混凝土粗骨料各单项指标数值的基础上,采用熵值法确定各指标的客观权重,利用灰色关联分析方法构建了优选模型,通过对灰色关联度的计算,得出了优选结果。最后通过实例分析检验了该优选方案的实用性。

再生混凝土粗骨料的质量分级优选评价

为了克服再生骨料比选中主观、随意性等因素带来的误差,并确保对其质量作出科学合理选择,基于组合权重-可拓学理论,建立了混凝土再生粗骨料质量评价模型,根据《混凝土用再生骨料标准》确定评价指标体系和分类等级界限,利用层次分析法和熵权理论确定各指标的主、客观权重;依据可拓学理论求解不同等级下各个指标的样本关联度,然后结合组合权重法计算样本在不同等级下的关联函数值;按照数值越大越优原则进行质量等级评价,最后结合实例检验了评价方法的科学合理性.研究结果表明:组合权重-可拓学理论综合评价法既能遵循规范单一因素法的评估步骤,还可以详细排序比较各项指标不同等级下的结果;通过实例计算出5组样本的质量等级分别为Ⅱ级、Ⅰ级、Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅰ级,这与前人模糊理论评估结果一致;3种权重方法不仅计算出7项再生粗骨料性能指标的具体权重值,而且也能体现出各指标的相对重要性.通过对再生骨料的质量优选研究,可以为再生混凝土的工程应用提供理论参考.

聚合物乳液对再生混凝土粗骨料吸水率影响的研究

文章针对再生混凝土粗骨料,基于骨料的吸水率,从聚合物乳液处理方式及处理方案的优缺点等方面,分析了现有文献中聚合物乳液对于再生混凝土粗骨料吸水率研究的阐述,并进行了总结。

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。

MMA强化再生粗骨料混凝土力学性能试验研究

目的为了提高再生粗骨料混凝土的性能,扩大再生粗骨料混凝土在工程中的使用范围。方法采用聚合物-甲基丙烯酸甲酯(MMA)单体浸渍,然后聚合的方法对再生粗骨料进行了强化研究。对聚合温度、聚合时间、再生粗骨料含水率等因素对MMA强化再生粗骨料效果的影响及强化后的再生粗骨料对再生粗骨料混凝土力学性能的影响进行了分析。结果研究结果表明:MMA强化再生粗骨料时的最佳聚合温度为60℃,最佳聚合时间为24 h,MMA强化可以有效改善再生粗骨料的吸水率和压碎指标等物理性能,对再生粗骨料进行预干燥处理可以使再生粗骨料的吸水率和压碎指标等物理性能得到进一步提升;MMA强化处理后的再生粗骨料混凝土3d、7d、14d和28d立方体抗压强度分别比普通再生粗骨料混凝土提高了26.9%,20.3%,21.4%,23.9%,轴心抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度和弹性模量等力学性能分别比普通再生粗骨料混凝土提高了20.9%、14.7%、12.2%和8.3%,同时再生粗骨料混凝土的延性也得到了显著改善。结论MMA单体浸渍,然后进行聚合的方法可以有效改善再生粗骨料性能,从而提高再生粗骨料混凝土的力学性能。

双掺石墨烯-氧化石墨烯再生粗骨料混凝土力学性能和抗冻耐久性研究

为解决建筑垃圾再生粗骨料混凝土(RAC)力学性能及抗冻耐久性差问题,将氧化石墨烯(GO)及石墨烯(G)双掺作为纳米改性剂,研究不同比例GO与G双掺对RAC工作性、力学性能、抗冻耐久性及微观结构的影响。结果表明:与未掺改性剂的RAC相比,双掺0.03%G和0.06%GO(以水泥的质量百分比计算)对RAC力学性能改善效果最显著,其7 d抗压及劈裂抗拉强度分别提高了29.14%、30.60%;双掺0.03%G和0.06%GO还能够有效降低RAC冻融循环后的质量损失率及强度损失率,从而改善RAC抗冻耐久性。微观结构分析表明双掺0.03%G与0.06%GO可以改善水化产物规整度,明显减少RAC的累计孔体积,增加RAC结构密实性。因此,GO与G双掺在改善RAC性能方面具有协同效应。

再生粗骨料混凝土弯曲疲劳性能研究

为研究再生粗骨料混凝土的弯曲疲劳性能,通过弯曲疲劳试验和静态弯曲试验,将含有不同比例再生粗骨料的混凝土RAC-50、RAC-100与天然粗骨料混凝土RAC-0进行了比较。结果表明:RAC-0、RAC-50和RAC-100混凝土的最大抗折强度分别为5.10MPa、4.89MPa和4.53MPa;RAC-50混凝土的性能与RAC-0混凝土相当,而RAC-100混凝土混合料的疲劳性能明显下降。此外,得到了疲劳强度预测模型的材料系数,对于RAC-50和RAC-100混凝土,其疲劳强度分别为实际抗折强度的50%和56%。

碳化和纳米SiO_(2)改性再生粗骨料混凝土抗硫酸盐侵蚀性能

分别使用加速碳化和纳米SiO_(2)溶液浸泡的方式,对由两种强度等级混凝土(C30和C60)获得的再生粗骨料(RCA)进行改性;制备得到不同方式改性的再生粗骨料混凝土(RAC),并进行硫酸盐侵蚀实验.运用抗压强度实验和分光光度计法,分析RAC的宏观力学性能和硫酸根侵蚀深度的变化.利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、显微硬度和热重分析(TGA)手段,研究硫酸盐侵蚀后两种改性RAC的界面过渡区(ITZ)微观结构、化学组成和微观力学性能的变化特征.结果表明,RAC的力学性能随着硫酸盐侵蚀龄期的延长先增加后急剧降低.相比而言,纳米SiO_(2)的火山灰效应和填充效应使制备的RAC水泥水化更加充分,老骨料-老砂浆ITZ更加平整致密,表现出更好的抗硫酸盐侵蚀性能.

方钢管石灰石机制砂再生粗骨料混凝土黏结滑移本构模型

通过16根方钢管石灰石机制砂再生粗骨料混凝土试件推出试验,研究了机制砂再生粗骨料混凝土强度等级、石粉含量以及钢管宽厚比对方钢管石灰石机制砂再生粗骨料混凝土黏结性能的影响,结合试件自由端滑移曲线分析了黏结滑移发展过程与内在机理。对比了方钢管卵石机制砂再生粗骨料混凝土平均黏结强度,采用方钢管卵石机制砂再生粗骨料混凝土黏结滑移本构模型拟合得到了石灰石机制砂试件黏结滑移曲线,并与试验结果进行了对比验证。由于试件的黏结滑移性能受测点位置影响,通过引入位置函数,提出了能反映局部黏结滑移规律的黏结滑移本构模型。结果表明:方钢管石灰石机制砂再生粗骨料混凝土黏结滑移经历了胶结、滑移、摩阻力、后滑移4个阶段,且具有更高黏结强度;对比本构模型得到的计算值与试验值并分析其误差发现,采用方钢管卵石机制砂再生粗骨料混凝土黏结滑移本构模型拟合的黏结强度及滑移值与试验值相对误差均小于5%,且标准差小于0.05,证明该本构模型具有较好适用性。

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。

预湿与附加组合用水量对C20再生粗骨料混凝土性能影响研究

研究了预湿与附加组合用水量对C20再生粗骨料混凝土流动性能与抗压强度的影响。结果表明,组合方式下,预湿处理后的再生粗骨料能够更加快速、充分的吸收附加用水,更便于对附加用水量的调控,且能够显著提高混凝土拌合物的流动性能保持能力,但当组合用水量过多时,再生粗骨料混凝土的28 d抗压强度整体呈降低趋势。

低等级再生粗骨料和高炉矿渣砂混凝土的性能优化研究

由于再生骨料混凝土的强度和耐久性低于普通骨料混凝土,再生骨料的使用一直没有被广泛普及。为了提高再生粗骨料混凝土的物理性能,本文提出了利用高炉矿渣砂制造再生粗骨料混凝土。高炉矿渣砂的使用将能够有效地改善混凝土的耐久性和抗冻融损伤性能。在普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准中的抗冻试验方法的基础上,使用液氮进行快速冻融试验,对经处理的低等级再生粗骨料和高炉矿渣砂混凝土的泌水性能、抗压强度和抗冻融性能进行了研究,结果表明,采用经处理的低等级再生粗骨料和用高炉矿渣砂替代50%或30%的破碎砂的混凝土有优良的泌水和抗冻融性能。

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%。

地震废弃混凝土再生粗骨料物理力学性能试验研究

再生混凝土粗骨料性能对再生混凝土的物理和力学性能影响很大,很有必要进行科学试验研究。通过对都江堰地震废弃混凝土再生粗骨料的宏观性能试验研究和微观结构形貌分析,得到了再生混凝土粗骨料各宏观特性及相互关系,以及微观结构缺陷对宏观性能的影响。分析得出了砂浆含量高和不可忽略微裂纹多是再生混凝土粗骨料区别普通粗骨料的本质特征,从而为灾区再生混凝土粗骨料的实际应用提供了理论和试验依据。

再生粗骨料品质和取代率对再生混凝土抗冻性能影响

根据《混凝土用再生粗骨料》(GB/T 25177-2010),废弃混凝土经简单破碎、一次颗粒整形和二次颗粒整形后分别制得II类再生粗骨料,准I类再生粗骨料和I类再生粗骨料。采用再生粗骨料取代(φz=0%、50%、100%)天然骨料,研究再生粗骨料品质和取代率对再生混凝土抗冻性能的影响。结果显示:二次颗粒整形再生混凝土>普通混凝土>一次颗粒整形再生混凝土>简单破碎再生混凝土。随着再生粗骨料取代率的增大,简单破碎再生粗骨料混凝土和一次颗粒整形再生粗骨料混凝土的抗冻性能均呈减小趋势;二次颗粒整形再生粗骨料混凝土的抗冻性能呈先增大后减小的趋势。

再生粗骨料混凝土抗压强度-龄期数学模型

通过对再生粗骨料混凝土不同龄期的抗压试验,研究了其抗压强度-龄期发展机理;综合最终抗压强度和初始强度发展速率,采用半值强度指数建立了再生粗骨料混凝土抗压强度-龄期模型的特征方程,揭示了传统双曲线模型的缺陷,指出了理想的抗压强度-龄期模型应具备的数学性质.最后建立了新的抗压强度-龄期模型,通过试验数据拟合证明了该模型的正确性.

再生粗骨料混凝土柱耐火性能试验与理论分析

为研究再生粗骨料混凝土柱的耐火性能,进行了1个足尺的再生粗骨料混凝土柱和足尺的1个普通混凝土柱在竖向恒定荷载和温度场耦合作用下的耐火性能试验研究,2个试件的混凝土设计强度均为C30,2个柱采用相同的轴压比施加竖向荷载。在试验研究基础上,比较分析了2个试件的耐火极限以及各个测点的温度变化、侧向挠度、轴向变形和破坏过程;用有限元软件ABAQUS对试件截面温度场进行了模拟分析,测点温度增量模拟结果与实测温度增量符合较好。研究表明:相同初始轴压比条件下,混凝土强度接近的再生粗骨料混凝土柱比普通混凝土柱升温速度慢,具有相对较好的隔热性能;再生粗骨料混凝土柱比普通混凝土柱的抗爆裂性能好,耐火极限长;因再生粗骨料混凝土柱比普通混凝土柱的孔隙率相对较高,在高温作用下其内部蒸汽应力可得到一定释放,由此引起的柱子轴向压缩变形相应也较大;一定条件下的再生粗骨料混凝土柱可用于建筑工程。

再生粗骨料混凝土配合比简易设计方法

目的研究再生混凝土的配合比,提出科学的再生混凝土的配合比设计方法,为大力推广再生骨料和再生混凝土的生产与应用.方法通过分析再生粗骨料混凝土用水量的复杂性,系统研究再生粗骨料的品质和取代率等因素对再生粗骨料混凝土工作性能、力学性能的影响规律,以及不同用水量和水胶质量比在配合比设计时所带来的影响大小.结果再生粗骨料混凝土的各个用水量与再生粗骨料的品质和取代率均呈现出较好的线性关系,其强度与各胶水质量比之间也均呈现出较好的线性关系,但其工作性能和力学性能受再生粗骨料品质和取代率的影响存在着较大的差别.结论所提出的再生粗骨料混凝土配合比简易设计方法采用有效用水量原则和绝对水胶质量比原则,具有很好的工程适用性和推广性,可为推动再生混凝土及其制品应用提供坚实地理论基础.

高品质再生粗骨料混凝土配合比优化

目的研究胶凝材料用量、胶水质量比和再生粗骨料取代率对高品质再生粗骨料混凝土工作性和力学性能的影响,对其配合比进行优化后,以实现再生骨料的最大化工程应用.方法采用线性回归拟合方法,依次考虑再生粗骨料混凝土的抗压强度和原材料成本,保证再生粗骨料混凝土在不同强度等级下可以满足力学性能以及原材料最低成本要求.结果再生粗骨料混凝土的用水量-取代率以及抗压强度-胶凝材料用量/胶水质量比均表现出较好的线性关系;相比较天然粗骨料混凝土,其用水量最大增幅仅为7.1%,28d抗压强度最大差值仅为6.4MPa,且配合比优化后的原材料成本最大降幅达31.3%,可用于制备强度等级为C20~C40的再生粗骨料混凝土.结论优化后的高品质再生粗骨料混凝土配合比具有很好的工程适用性和经济性,有效地扩大了再生粗骨料的使用范围.

再生粗骨料品质和取代率对再生混凝土抗氯离子渗透性能影响

根据GB/T 25177—2010《混凝土用再生粗骨料》,将废弃混凝土简单破碎后制得Ⅱ类再生粗骨料,一次颗粒整形后制得准I类再生粗骨料,二次颗粒整形后制得I类再生粗骨料。采用再生粗骨料取代（φ_z=0、50%、100%）天然骨料,研究粗骨料品质和取代率对再生混凝土的抗氯离子渗透性能的影响。结果显示：简单破碎再生粗骨料混凝土的氯离子迁移系数随着φ_z的增大而增大,其抗氯离子性能劣于普通混凝土,与普通混凝土相比,非稳态氯离子迁移系数增大了8.1%~35.1%;一次颗粒整形再生粗骨料混凝土的氯离子迁移系数随着φ_z的增大呈现减小的趋势,其抗氯离子性能接近,甚至优于普通混凝土;二次颗粒整形再生粗骨料混凝土的氯离子迁移系数随着φ_z的增大而减小,其抗氯离子性能优于普通混凝土,与普通混凝土相比,非稳态氯离子迁移系数减小了9.7%~25.5%。