大掺量矿物掺合料再生自密实混凝土力学性能及微观结构研究

采用再生粗骨料代替天然粗骨料、矿物掺合料代替水泥制备了9组再生自密实混凝土(RA-SCC)。研究了再生粗骨料和矿物掺合料对RA-SCC立方体抗压强度、轴心抗压强度和弹性模量的影响。通过对大量试验结果的回归分析,提出RA-SCC的龄期强度计算式和弹性模量计算式。此外,采用扫描电镜和X射线衍射对RA-SCC的微观结构进行研究。研究结果表明通过掺加20%粉煤灰、20%粒化高炉矿渣粉和10%硅灰可以有效弥补再生粗骨料对RA-SCC力学性能的不利影响。龄期-强度计算式和弹性模量计算式的预测值与实测值吻合较好。微观结构分析证实了RA-SCC力学性能改善的原因,主要归因于粉煤灰、粒化高炉矿渣粉和硅灰组合的火山灰反应显著提高了再生粗骨料-水泥石界面过渡区的质量以及水泥石基体的密实性。

多因素影响下再生自密实混凝土劈裂抗拉强度的试验研究

对21组C30再生自密实混凝土试件进行劈裂抗拉试验,分析了高温处理、喷淋冷却或自然冷却和低温处理等模拟火灾过程对再生自密实混凝土劈裂抗拉强度的影响。研究表明,试件劈裂抗拉强度随着温度升高而逐渐降低,温度升高到600℃时,强度降低约70%。高温后经自然冷却的自密实再生混凝土抗拉强度比仅采用喷淋冷却的高。采用自然冷却并进行低温处理后的自密实再生混凝土劈裂抗拉强度均低于常温状态不做处理的劈裂抗拉强度,强度降低约16%;采用喷淋冷却并进行低温处理对自密实再生混凝土劈裂抗拉强度影响不明显。

冻融条件下再生自密实混凝土力学性能试验研究

通过对冻融环境下的再生自密实混凝土进行抗压、劈拉以及动弹性模量试验,以期得到在不同冻融循环次数作用下再生自密实混凝土抗压以及劈拉强度的变化规律。通过试验得到以下结论:再生自密实混凝土的抗冻性能明显低于普通混凝土;再生自密实混凝土的力学强度随冻融循环次数的增加产生大幅的降低;结合微观结构试验,分析冻融环境下再生自密实混凝土与普通混凝土的动弹性模量损失率的发展趋势;根据混凝土的试验结果建立了准确度较高的再生自密实混凝土冻融损伤计算公式。

基于随机森林的自密实再生混凝土抗压强度预测研究

为进一步实现自密实再生混凝土抗压强度的精准预测并实现自密实再生混凝土配合比设计优化,首先查阅整理了国内外相关论文中180组自密实再生混凝土的配合比与其养护28d后的抗压强度实测值,绘制了自密实再生混凝土数据集中各组分掺量及抗压强度的频数分布;然后以再生粗、细骨料取代率和各组分掺量为待输入变量,28d自密实再生混凝土抗压强度为输出变量,建立随机森林回归模型,并与多元线性回归模型的预测性能进行对比;最后采用随机森林回归模型分析了各组分掺量对自密实再生混凝土抗压强度的影响程度,并讨论了不同再生粗、细骨料取代率和不同配合比下自密实再生混凝土抗压强度的变化规律.结果表明:因为考虑了更多非线性因素,所以随机森林回归模型比多元线性回归模型的预测效果更好,随机森林回归模型在测试集的拟合优度较高(R2>0.92);对自密实再生混凝土抗压强度影响程度最大的为水泥掺量和外加剂掺量,再生粗、细骨料取代率次之;最后基于随机森林回归模型对自密实再生混凝土的配合比进行优化,并给出了自密实再生混凝土中的再生粗、细骨料取代率和各组分掺量的建议取值范围.

自密实全再生混凝土单轴受压性能及强度指标换算关系研究

为深入了解自密实全再生混凝土单轴受压力学性能,以水胶比(0.36、0.40、0.45)与粉煤灰掺量(20%、30%、40%、50%、70%)为变化参数,设计并制作11组(共99个)自密实全再生混凝土试件对其立方体抗压强度、轴心抗压强度和弹性模量进行试验研究,观察试件受压破坏过程及破坏形态,获取各力学性能指标的变化趋势,基于试验结果及现有文献成果,建立强度指标换算关系,并提出自密实全再生混凝土的本构方程。研究表明:自密实全再生混凝土受压破坏过程及破坏形态与普通混凝土相似,总体上自密实全再生混凝土立方体抗压强度、轴心抗压强度及弹性模量随水胶比、粉煤灰掺量的增加而降低,所提计算式可较好预测自密实全再生混凝土的单轴受压性能指标及本构关系。

自密实再生混凝土与带肋钢筋间的黏结性能

为研究自密实再生混凝土(RASCC)与带肋钢筋的黏结性能,设计了18组试件,通过中心拉拔试验研究混凝土强度、钢筋直径、黏结长度和保护层厚度对黏结性能的影响。研究表明:RASCC与带肋钢筋的黏结强度随混凝土抗压强度呈指数型增长,随劈拉强度呈线性增长,随钢筋直径和黏结长度均呈抛物线型增长,随保护层厚度的增加呈先增大后稳定的趋势。基于试验结果,提出了RASCC与带肋钢筋的黏结强度和临界锚固长度计算公式,建立了RASCC与带肋钢筋的黏结-滑移本构模型。

方钢管自密实再生混凝土偏压短柱的力学行为

目的研究方钢管自密实再生混凝土偏压短柱的力学行为,揭示不同参数对其承载力和峰值挠度的影响规律.方法通过方钢管自密实再生混凝土短柱的偏心受压试验,研究方钢管自密实再生混凝土偏压短柱的破坏形态,荷载-挠度关系曲线、承载力和峰值挠度.结果方钢管自密实再生混凝土偏压短柱由于发生侧向挠曲而破坏.方钢管自密实再生混凝土偏压短柱的荷载-挠度关系曲线可分为弹性阶段、弹塑性阶段和下降阶段.再生粗骨料替代率对方钢管自密实再生混凝土偏压短柱的承载力的影响不显著,而对其峰值挠度的影响较显著.偏心率和含钢率对方钢管自密实再生混凝土偏压短柱的承载力和峰值挠度有显著影响.结论将自密实再生混凝土应用于方钢管混凝土中是可行的,研究成果可为方钢管自密实再生混凝土短柱的工程应用提供理论依据.

包裹方式及条带间距对BFRP-PVC管自密实再生混凝土短柱力学性能的影响研究

通过对27根不同包裹方式和条带间距的BFRP-PVC管自密实再生混凝土短柱进行轴压试验,研究纤维布包裹方式和条带间距对BFRP-PVC管试件柱的承载力、变形能力以及破坏形态的影响。试验结果表明,在纤维布粘贴总层数相同的情况下,里层全裹试件柱的强度提高率和变形能力明显优于全部条带间隔粘贴的试件柱,其中Z1BS系列柱的强度提高率比Z2BS系列柱的强度提高率更高;条带环箍间距对于试件的强度提高率有一定的影响,影响程度与里层纤维布包裹方式有关;就变形能力而言,BFRP-PVC管试件短柱优于PVC管混凝土短柱,里层全裹纤维布短柱优于全部条带间隔方式包裹的短柱,Z2BS系列试件优于Z1BS系列试件。

掺合料对C30再生粗骨料自密实混凝土抗压与劈裂抗拉强度的影响分析

以50%再生粗骨料取代率为前提条件,将粉煤灰和矿渣粉分别以20%、30%、40%三种水泥置换率进行单掺,并在30%最优水泥置换率基础上,将二者以7∶3、3∶7、5∶5、6∶4、4∶6五种掺量比进行双掺,制作12组共288个100 mm立方体试块,在7、14、28、56 d四个养护龄期进行立方体抗压强度和劈裂抗拉强度试验,并与同龄期天然骨料自密实混凝土的强度作比较。试验结果表明:掺加矿物掺合料的再生粗骨料自密实混凝土强度略低于天然骨料自密实混凝土,但均能达到C30强度设计要求;矿渣粉可以显著提升混凝土早期强度,而粉煤灰对混凝土后期强度贡献值较大;在56 d龄期时,粉煤灰与矿渣粉以6∶4掺量比双掺的再生混凝土具有最为优秀的强度表现,基本达到天然骨料自密实混凝土强度值。

自密实再生混凝土配合比设计及力学性能试验研究

按改进的全计算法,参考CCES 02-2004《自密实混凝土设计与施工指南》和CECS 203-2006《自密实混凝土应用技术规程》,对再生粗骨料与天然碎石C40自密实混凝土配合比进行了设计及相关性能试验研究.试验结果表明：自密实再生混凝土砂率宜控制在50％～ 55％之间,浆体体积宜为0.4 m3/ m3左右;再生粗骨料能够配制出符合CECS 203-2006《自密实混凝土应用技术规程》中新拌混凝土工作性能要求的自密实再生混凝土,其28天立方体抗压强度最高达52.3 MPa,轴心抗压强度最高达36.8 MPa;自密实再生混凝土的强度、弹性模量均低于天然碎石自密实混凝土.

自密实再生混凝土配合比设计与试验研究

设计C30自密实再生混凝土的配合比并对其力学性能进行试验研究。通过试验数据,分析龄期、减水剂掺量和再生骨料取代率对自密实再生混凝土坍落度、抗压强度的影响,结果表明,自密实再生混凝土28 d后达到C30试配强度,56 d后超过配制强度的43%。减水剂最佳掺量和再生骨料的最佳取代率分别为3%和40%。

自密实再生块体混凝土直剪性能试验研究

对29个尺寸为300 mm×300 mm×600 mm的自密实再生块体混凝土棱柱体试件开展直剪性能和单轴受压性能试验研究。探讨了废旧混凝土块体取代率及特征尺寸对自密实再生块体混凝土的直剪强度、抗压强度的影响,并进一步分析了自密实再生块体混凝土棱柱体的直剪强度与抗压强度之间的关系。试验表明:自密实再生块体混凝土内新混凝土与废旧混凝土粘结良好;当自密实再生块体混凝土中的自密实混凝土强度高于废旧混凝土块体强度时,试件的直剪性能会由于废旧混凝土块体的取代率的增加而劣化;特征尺寸比介于0.22~0.44时,块体的特征尺寸对自密实再生块体混凝土直剪强度和抗压强度的影响不明显,可以近似忽略;自密实再生块体混凝土的剪压比随废旧混凝土块体取代率和特征尺寸均无显著变化,其值近似为0.1。基于试验结果,提出了棱柱体自密实再生块体混凝土试件的直剪强度计算公式,建立了直剪强度测试值与抗压强度计算值之间的关系,计算结果与试验值吻合良好。

缠绕方式对BFRP-PVC管自密实再生混凝土短柱轴心受压性能影响试验研究

对30根BFRP-PVC管自密实再生混凝土短柱以及4根PVC管自密实再生混凝土短柱进行轴心抗压强度测定,研究了不同BFRP纤维条带宽度、BFRP纤维条带环箍间距、BFRP纤维条带面积缠绕率以及PVC管直径对短柱轴心受压性能的影响。试验结果表明,在BFRP条带环箍间距的减小、同面积缠绕率条件下,减小BFRP纤维条带宽度能显著提高自密实再生混凝土短柱的极限抗压强度和延性,试件破坏过程中表现出一定的脆性。

钢管自密实再生混凝土短柱的承载力计算方法

自密实再生混凝土的骨料粒径较普通混凝土小,且再生骨料的性能较天然骨料低。因此,钢管自密实再生混凝土的承载能力与钢管普通混凝土存在一定差异。本文分析了现有的钢管普通混凝土短柱轴压和偏压承载力计算公式的适用性,基于统一理论和极限平衡理论提出了相应的钢管自密实再生混凝土短柱轴压承载力计算公式,基于经验系数法提出了钢管自密实再生混凝土短柱偏压承载力的计算公式。研究结果表明:所提出的实用计算公式能准确地计算钢管自密实再生混凝土短柱的轴压和偏压承载力。

再生大骨料-自密实砂浆堆石混凝土力学性能研究

为研究再生大骨料粒径、原始强度和自密实砂浆强度对再生大骨料-自密实砂浆堆石混凝土力学性能的影响,采用压力机对7组不同再生大骨料-自密实砂浆堆石混凝土试块进行了一系列试验研究。结果表明:自密实砂浆能够充分填充更小骨料粒径构成的堆石体,骨料粒径由100 mm降至60 mm时,自密实砂浆仍可充分地填充堆石体,其立方体抗压强度仅下降5.97%,而轴心抗压强度与劈裂抗拉强度的降幅均在可行范围内,侧面反映出自密实砂浆可填充再生大骨料堆石体且效果显著;在再生大骨料-自密实砂浆混凝土棱柱体轴心受压的应力-应变关系中,再生大骨料-自密实砂浆堆石混凝土的强度、静态弹性模量和峰值压应变均与骨料粒径、自密实砂浆强度和再生骨料原始强度呈正相关,再生骨料粒径的影响小于再生骨料原始强度和自密实砂浆强度的影响;通过拟合提出的再生大骨料-自密实砂浆堆石混凝土的强度计算公式和单轴受压多项式型本构模型、有理分式型本构模型计算结果与实测值吻合度良好。

再生大骨料自密实混凝土力学性能研究

通过抗压强度、劈裂抗拉强度、峰值压应变、静态弹性模量和应力-应变关系试验,研究了自密实混凝土强度、再生大骨料强度、再生大骨料粒径对再生大骨料自密实混凝土(RCASCC)力学性能的影响。采用数据拟合的方法对国内外典型混凝土单轴受压应力-应变模型中的相关系数进行了修正,给出了适用于RCASCC的单轴受压本构模型,分别建立了RCASCC抗压强度、劈裂抗拉强度、峰值应变和弹性模量与自密实混凝土强度、再生大骨料强度、再生大骨料粒径的函数关系式,并对4种本构模型的拟合程度进行了比较分析。结果表明:所拟合的三次多项式型曲线和三角函数型曲线与实际应力-应变关系吻合程度相对较高。

再生粗骨料对自密实再生混凝土性能的影响

用废弃C30混凝土试块破碎的再生粗骨料以不同取代率置换天然粗骨料制备自密实再生混凝土,探讨不同再生粗骨料取代率对自密实再生混凝土工作性能以及抗压强度和弹性模量的影响,再生粗骨料的取代率分别为0%、50%、70%、100%。结果表明,随着再生粗骨料取代率的增加,自密实再生混凝土的工作性变差;立方体抗压强度、弹性模量降低幅度分别在15%和20%左右。

非连续级配再生粗骨料自密实钢渣混凝土试验研究

为了研究钢渣制备自密实再生混凝土的可行性,采用控制变量法,研究了不同钢渣掺量对其工作性能、不同龄期立方体抗压强度的影响。试验结果表明:掺加一定量的钢渣可以配制出满足工作性能、强度要求的自密实再生混凝土。当钢渣掺量为10%时工作性能最好;随着钢渣掺量的增加,不同养护龄期的立方体抗压强度均有所下降。钢渣掺量在10%时,立方体抗压强度最大,掺量为20%时,对混凝土28 d立方体抗压强度影响不大。

自密实再生混凝土的徐变性能试验

采用受压徐变试验研究不同再生粗骨料取代率对自密实再生混凝土受压徐变性能的影响,并分析其与普通自密实混凝土受压徐变的区别。试验过程中通过对徐变试件进行密封和开放处理,有效分离了自密实再生混凝土受荷条件下各徐变变形组成,以便进一步研究各因素对徐变影响的机理。试验结果表明:相比普通自密实混凝土,随着再生粗骨料取代率的增加,自密实再生混凝土的徐变有不同程度的增加。

掺钢渣再生骨料自密实混凝土碳化性能研究

通过掺钢渣再生骨料自密实混凝土的快速碳化试验,研究了不同钢渣的取代率和养护时间对掺钢渣再生骨料自密实混凝土碳化性能的影响。试验表明:在同等的碳化天数下,养护56 d试块的抗碳化性能比养护28 d试块的好;当钢渣的取代率为10%时,其抗碳化性能优于不掺钢渣的混凝土。在对试验数据分析的基础上,建立了掺钢渣再生骨料自密实混凝土碳化深度的预测模型。对比预测模型得出的数据与试验结果的数据可知,建立的预测模型比较合理,可以比较准确地预测正常环境下掺钢渣再生骨料自密实混凝土的碳化深度。