再生陶瓷粗骨料混凝土力学性能与耐久性试验研究

用废弃陶瓷粗骨料取代天然粗骨料,制备出再生骨料混凝土,并测试其工作性能、力学性能及耐久性能。通过试验发现,随着陶瓷粗骨料掺量的增加,再生骨料混凝土达到同一坍落度所需的减水剂用量逐步减少,再生骨料混凝土抗压强度呈现较大的增长,抗碳化性能和抗氯离子渗透性能明显增强,弹性模量和抗收缩性能小幅度提升。

取代率对再生陶瓷粗骨料混凝土抗压强度的影响

为研究取代率对再生陶瓷粗骨料混凝土抗压强度的影响,制作了10组不同取代率的再生陶瓷粗骨料混凝土试块及1组普通混凝土对比试块,分别养护7 d和28 d后做单轴抗压试验。对比分析了不同取代率试块破坏的过程与现象,研究了不同取代率对混凝土抗压强度及峰值应变的影响,并提出了再生陶瓷粗骨料混凝土7 d和28 d抗压强度的计算方法。研究结果表明:再生陶瓷粗骨料混凝土抗压强度随着取代率的增加而降低,峰值应变随取代率的增加先减小后增大,取代率为40%时,混凝土的峰值应变最小。

再生陶瓷粗骨料混凝土的研究进展

综述了国内外学者在再生陶瓷粗骨料混凝土领域的研究进度,总结再生陶瓷粗骨料混凝土未能得到广泛应用的原因,对再生陶瓷混凝土在未来发展过程中的问题和拟开展的工作提出展望。现有的研究表明,用废弃陶瓷作为混凝土粗骨料替代天然石子可以有效提高混凝土的力学性能,同时使混凝土的抗裂性、耐火性得到改善。

圆钢管再生陶瓷粗骨料混凝土短柱轴压试验研究

为了有效利用废弃陶瓷,开展了受钢管约束的再生陶瓷粗骨料混凝土受力性能的研究,进行了18个圆钢管再生陶瓷粗骨料混凝土短柱的轴压试验,得到其破坏模态、承载力和荷载-纵向应变关系曲线等试验结果,并分析了截面含钢率、约束效应系数和再生陶瓷粗骨料取代率对短柱轴压性能的影响。试验和分析结果表明:圆钢管再生陶瓷混凝土轴压短柱的破坏模态受截面含钢率和约束效应系数影响,分为剪切破坏、腰鼓破坏和混合破坏;钢管对再生陶瓷混凝土的约束效果好于普通混凝土,取代率为100%的短柱与钢管普通混凝土短柱相比具有更高的承载力提高系数、混凝土强度提高系数和残余承载力比,以及更好的延性。将承载力实测值与各国现行规范中钢管混凝土承载力公式计算结果对比发现,现行规范对圆钢管再生陶瓷混凝土轴压短柱承载力的预测均过于安全,结合试验数据推导出适用于圆钢管再生陶瓷混凝土短柱的承载力简化计算公式,预测结果与试验结果拟合良好。

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。

机制砂再生粗骨料混凝土抗压强度试验研究

为探究机制砂原料种类和机制砂级配对机制砂再生混凝土抗压强度的影响,以细骨料类型(天然砂、石灰石机制砂、卵石机制砂)细骨料级配、水灰比为变量制作了30组机制砂再生混凝土立方体试块和15组天然砂再生混凝土立方体试块。结果表明:在石粉掺量10%时,机制砂再生混凝土抗压强度高于天然砂再生混凝土,且机制砂原料为石灰石的抗压强度高于卵石;机制砂各筛孔量占比分别为5%、7%、18%、25%、26%和14%时,机制砂再生粗骨料混凝土的抗压强度最高。研究表明:严格控制水灰比、颗粒级配可使机制砂再生混凝土达到设计强度、满足生产应用要求,采用机制砂替代天然砂制备再生骨料混凝土更有优势,是缓解天然砂资源短缺的可行途径之一。

微波强化粗骨料再生混凝土性能试验研究

借助微波辅助机械工艺对再生粗骨料进行强化,以取代率和龄期作为变量对制作的强化再生混凝土进行宏观、微观试验分析其力学性能。研究结果表明:强化再生混凝土与天然骨料混凝土的破坏形态相似,其抗压强度较未强化再生混凝土有所提升,试件的峰值应变、极限应变、弹性模量虽有变化,但仍优于未强化再生混凝土;在微观方面,微波强化技术改善了再生粗骨料自身的缺陷,使其更接近天然骨料。这些结果验证了微波辅助机械强化再生粗骨料的优越性,在一定条件下强化再生粗骨料可替代天然骨料再次利用。

再生粗骨料取代率及粒径对混凝土抗压性能影响试验研究

为研究单轴受压情况下再生粗骨料粒径范围、取代率对再生混凝土抗压性能的影响规律,分别以粒径范围5~10、10~20和20~31.5 mm,以及取代率分别为0%、10%、30%和50%为参量设计制作再生混凝土棱柱体试件,并对其开展单轴抗压性能试验研究。结果表明:在取代率相同时,粒径范围为5~10 mm时再生混凝土的抗压强度及峰值应变均比粒径范围为10~20、20~31.5 mm时的大;在粒径范围相同情况下,随取代率增大,再生混凝土抗压强度呈现出逐渐减小的变化趋势,而峰值应变则呈现出逐渐增大的变化趋势。根据试验数据,得出了再生混凝土抗压强度和峰值应变的函数关系式。

偏高岭土强化废弃砖粗骨料再生混凝土的性能研究

随着我国基建的大力发展,大量的老旧建筑因承载能力不足而被拆除,废弃材料也急剧增多,同时,天然灾害也是建筑物被破坏的重要因素,它会影响建筑材料的使用寿命。废砖占建筑垃圾很大部分,废弃砖的抗压、抗拉性能差,极易破碎被废弃。废弃砖骨料经过破碎、清洗、筛分后被用作再生粗骨料。为研究废弃砖骨料替代率、偏高岭土替代水泥的量、废弃砖再生混凝土的力学及耐久性能,通过SEM电镜等方式,对废弃砖再生骨料混凝土的微观结构进行研究,根据试验发现废弃粘土砖替代率为30%,偏高岭土的掺量为6%时抗压强度最高,再生混凝土的抗氯离子性能较好。

粗骨料取代率对机制砂再生混凝土高温性能的影响

为探究不同粗骨料取代率对机制砂再生混凝土(RCM)高温性能的影响,以不同粗骨料取代率(0%、20%、40%、60%、80%、100%,质量分数)制备RCM并研究其单面受高温后的表面形貌、质量损失率、抗压强度、荷载变形曲线及微观形貌。结果表明,粗骨料取代率在40%~60%时,在低于600℃的高温试验下RCM表现良好。当温度在200℃时,各组试块表面形貌变化不大,质量损失率较小,抗压强度略微上升;当温度在400℃时,各组试块表面开始出现裂缝,质量损失率为4.35%~6.47%,抗压强度开始下降,此时粗骨料取代率影响不大;当温度达到600℃时,表面形貌变化明显,质量损失率上升到6.42%~8.70%,抗压强度最终降低到基准强度的80%左右,此时粗骨料取代率在40%~60%的试块表现良好;当温度达到800℃时,各组试块表面形貌变化进一步加剧,粗骨料取代率大于60%的试块受影响非常明显,同时各类性能参数表明混凝土已完全丧失工作性能。

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.

再生粗骨料强化工艺对再生混凝土力学性能及耐久性能的影响

分别采用级配强化、化学浆液强化和级配-化学浆液复合强化3种工艺对再生粗骨料进行品质提升,考察不同强化工艺对再生混凝土力学性能及耐久性能的影响。结果表明:当分形维数取2.6时,再生粗骨料的压碎指标最小,级配强化工艺对再生混凝土抗压强度的提升效果较好,但对弹性模量、抗碳化性能和抗冻性能的改善不明显;采用水泥外掺硅灰浆液强化的再生粗骨料可有效提高再生混凝土的弹性模量和抗冻性能,降低再生混凝土的碳化深度;级配-化学浆液复合强化工艺结合了两种单一强化工艺的特点,对再生混凝土力学性能和耐久性能的改善效果最佳。

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。

再生粗细骨料混凝土受拉力学性能研究

我国城镇化迅速发展的过程中产生了大量建筑垃圾,其处理和有效利用是当前亟需解决的关键问题。为推广再生混凝土在建筑结构中有效利用,通过对国内外大量文献进行研究总结,对再生混凝土受拉强度性能开展了深入研究。首先,研究了不同再生粗骨料、再生细骨料取代率下再生混凝土抗拉强度变化规律;其次,研究了再生粗骨料、再生细骨料抗拉强度与抗压强度关系,建立了再生粗、细骨料混凝土抗拉强度预测模型,最后,研究总结了钢纤维掺量与长径比对再生粗骨料混凝土抗拉强度的影响。

粗骨料全替代再生混凝土的孔结构与力学性能分析

为提高建筑垃圾利用率,采用两种来源不同且性质差异较大的再生粗骨料来制备满足工程需求的大流动性再生混凝土,在粗骨料全替代下研究不同品质再生粗骨料及不同矿物掺合料对再生混凝土工作性、力学性能及孔结构的影响,并确定其最优配合比。结果表明:与天然粗骨料相比,再生粗骨料内部含有较多裂缝,掺入粉煤灰和矿粉后,部分颗粒填充于骨料内部缝隙之间,有利于改善混凝土和易性,但不利于混凝土强度发展。孔结构分析表明气泡体积占比越小,有益气泡占比越大,对混凝土越有利。综合考虑各项性能,推荐最优配合比为双掺粉煤灰10%(质量分数,下同)、矿粉5%,此时再生混凝土工作性满足大流动性的要求,强度满足C30强度等级要求。

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。

粉煤灰及硅灰对再生粗骨料混凝土抗冲磨性能的影响研究

为探究再生混凝土采用不同再生粗骨料取代率时的抗冲磨性能差异,文中就粉煤灰及硅灰对再生粗骨料混凝土抗冲磨性能的影响进行研究。结果表明,随着再生骨料取代率提高,混凝土抗冲磨性能逐渐降低;硅灰的掺入有助于强化混凝土抗冲磨性能,而粉煤灰的掺入会对其产生不利影响;复掺粉煤灰和硅灰条件下,两者比例不同则混凝土抗冲磨性能所受影响也有不同,其中,掺加5%硅灰和15%粉煤灰时,再生混凝土具有良好抗冲磨性能且高于基准混凝土。

高炉矿渣砂和再生粗骨料配合比对混凝土性能的影响分析

针对再生骨料混凝土所面临的耐久性及强度不足的问题,设计多种配比的混凝土试样,引入不同含量的高炉矿渣砂与再生骨料进行复合改性。通过对各组试样进行系统的性能评估,分析高炉矿渣砂与再生粗骨料的复合使用对混凝土抗冻融性、抗压强度及泌水性的影响。研究结果表明,经过28 d养护,掺入高炉矿渣砂和再生粗骨料的混凝土的抗压强度已与常规混凝土的抗压强度相当。采用高炉矿渣砂替代50%破碎砂所制备的混凝土的抗冻融性能和泌水性能得到显著提升。

再生粗骨料和高炉矿渣砂配合比对混凝土性能的影响分析

再生骨料混凝土造价相对低廉,环保性能优异,在各类建筑工程中具有广泛应用价值,但工程实践中由于其耐久性较低、强度水平较差,导致难以得到广泛应用。为解决这一问题,设计几种不同高炉矿渣砂和再生骨料配合比添加到混凝土中,设计实验探究各组混凝土性能差异,分析添加高炉矿渣砂、再生粗骨料的改性混凝土抗冻融性能、抗压强度性能和泌水性能差异。实验结果显示,使用高炉矿渣砂和再生粗骨料制备的混凝土相较普通混凝土而言,养护龄期为28 d时抗压强度已经十分接近,另外采用高炉矿渣砂替代50%天然骨料碎砂石和再生粗骨料制备所得混凝土抗冻融性能和泌水性能得到显著改善。