钢纤维增强碱矿渣再生骨料混凝土的力学性能

碱矿渣再生混凝土是以碱激发胶凝材料替代水泥、再生骨料取代天然石子制备而成的新型混凝土,能有效降低波特兰水泥用量,提高废弃混凝土利用率,但尚未见对其力学性能的相关研究。为研究碱矿渣再生混凝土的基本力学性能,以钢纤维取代率和再生骨料取代率为主要试验参数,进行抗压试验、劈裂抗拉试验和抗折试验。研究结果表明:随着再生粗骨料取代率的增加,碱矿渣再生混凝土的抗压强度f_(cu)、劈裂抗拉强度f_(t)和抗折强度f_(w)均降低,再生粗骨料取代率为100%时的降低幅度分别为30%、10%、15%;碱矿渣再生混凝土抗压强度和劈裂抗拉强度随钢纤维体积取代率增加先提高后降低,钢纤维体积取代率为0.6%时,抗压强度和抗折强度达到最大值;碱矿渣再生混凝土抗折强度随钢纤维体积取代率增加而增加。

不同温度下再生骨料沥青混凝土动态抗压性能研究

为进一步研究再生骨料沥青混凝土在水工建筑物中的适用性,本文在不同温度环境中对再生骨料水工沥青混凝土的动态力学特性进行试验研究。对再生骨料水工沥青混凝土在温度为-10℃~10℃和应变速率为10^(-5)~10^(-2)s^(-1)的条件下进行动态抗压性能试验研究。试验结果表明:再生骨料水工沥青混凝土的抗压强度和弹性模量与温度成反比关系,与加载速率成正比关系;峰值应变与温度成正比关系,与加载速率成反比关系。通过温度影响因子和相关性系数分析,发现抗压强度和弹性模量随着温度升高逐渐减小并趋于某一定值。

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。

再生细骨料和砖粉双掺对3D打印混凝土性能的影响

为减少3D打印混凝土中天然骨料及胶凝材料的用量,本文采用再生混凝土细骨料替代部分天然细骨料,砖粉替代部分水泥,首先开展单掺再生细骨料(取代率为0、25%、50%、75%和100%)、单掺砖粉(取代率为0、5%、10%、15%、20%和30%)和两者双掺的现浇混凝土的流动性和抗压强度试验,以获得再生细骨料和砖粉的适宜取代率;然后探究50%再生细骨料和10%砖粉双掺及配合比调整方式(附加水、提高减水剂用量)对3D打印混凝土拌合物性能及硬化后力学性能的影响。试验结果表明,当再生细骨料的掺量不超过50%时,现浇混凝土抗压强度降低幅度在10%以内;随着砖粉掺量从0增加到30%,现浇混凝土抗压强度总体呈现先增后减、再稍有增加的趋势,当砖粉掺量为10%时,混凝土抗压强度最高;相比于单掺50%再生细骨料的混凝土,50%再生细骨料和10%砖粉双掺时混凝土强度有所增加,而流动性基本不变。对于3D打印混凝土,同时掺入50%再生细骨料和10%砖粉,并采用添加附加水的方式保持3D打印混凝土初始扩展度不变,会使得混凝土的可建造性提高,但坍落度、开放时间、抗压和劈裂抗拉强度降低,强度各向异性加剧;而提高减水剂用量不仅能显著提升3D打印混凝土的流动性能、开放时间和抗压强度,还能降低打印试件的强度各向异性。

再生细骨料混凝土的性能研究进展

合理使用再生细骨料(以下简称RFA)可同时解决建筑垃圾的资源化利用问题和天然砂、石过度开采引起的环境问题。介绍了RFA的颗粒形状、空隙率、吸水率、有害物质含量等性能,总结了RFA的性能强化措施,综述了再生细骨料混凝土(以下简称RFAC)的工作性、力学性能和耐久性能,并对其机理进行了分析,可为RFA的进一步推广应用提供参考。

原生混凝土强度对再生骨料透水混凝土强度的影响

将废弃混凝土试块按强度等级分类制成再生骨料,在不同水灰比条件下制备再生骨料透水混凝土。通过对所制试件进行抗压强度和弯拉强度测试、宏观和微观组织表征以及显微硬度测试,分析了原生混凝土强度和水灰比对再生骨料透水混凝土强度的影响。结果表明,再生骨料透水混凝土强度与原生混凝土强度存在明确正相关性。原生混凝土强度每提高10 MPa,再生骨料透水混凝土抗压强度可提高10%~20%,弯拉强度可提高10%~30%。不同强度等级原生混凝土制备的再生骨料透水混凝土最优水灰比呈现规律性变化。随着原生混凝土强度的提高,再生骨料表面的孔隙变小、微裂缝变少,附着的水泥浆趋于致密,所制再生骨料透水混凝土界面强度增大。

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。

BFRP筋与再生骨料混凝土粘结性能试验研究

为探究玄武岩纤维筋(BFRP筋)与再生骨料混凝土的粘结性能,对其进行中心拔出试验。基于试验结果,探究了其破坏形态以及粘结机理,研究再生混凝土强度等级、筋材直径和再生骨料替代率对BFRP筋和再生骨料混凝土粘结性能影响。结果表明,BFRP筋与再生骨料混凝土粘结有拔出破坏和劈裂破坏两种破坏形态;BFRP筋与再生骨料混凝土粘结滑移曲线可分为微滑移段、滑移段、下降段和残余应力段;提高再生混凝土的强度等级可以延缓混凝土内部裂缝的产生与演化,进一步提高BFRP筋表面肋与混凝土之间的机械咬合作用,增大BFRP筋与再生混凝土的粘结强度;因剪力滞后效应,BFRP筋与再生骨料混凝土的粘结强度随着BFRP筋直径的增加而降低;再生骨料替代率的增加会对BFRP筋和再生骨料混凝土的粘结应力产生不利影响。

含氯再生骨料混凝土中钢筋抗锈蚀性能试验研究

沿海地区废弃混凝土受氯离子侵蚀,为使其更好地再生利用,探究含氯再生骨料混凝土的改性方法及钢筋抗锈蚀性能,以矿物掺合料种类及掺量、再生骨料强化为变量,设计15组混凝土,对混凝土中钢筋通电加速锈蚀,并通过电化学工作站的线性极化法和电化学阻抗谱法测试其钢筋电化学指标。结果表明:含氯再生骨料混凝土中钢筋锈蚀进程快于普通不含氯再生骨料混凝土;纳米SiO_(2)溶液强化含氯再生骨料,以及在混凝土中复掺矿物掺合料均可提高含氯再生骨料混凝土钢筋抗锈蚀性能;通过强化改性的含氯再生骨料混凝土的钢筋抗锈蚀性能不低于普通再生骨料混凝土。

预浸碳化再生骨料混凝土的动态力学性能研究

为研究再生骨料的预浸碳化处理方式及碳化循环次数对再生混凝土动态力学性能的影响,将强化后的再生骨料100%取代天然骨料制备再生混凝土试件,分别开展静、动态压缩试验。研究结果表明,静态加载时,预浸碳化组的抗压强度随碳化循环次数的增加而增大,而直接碳化组的抗压强度仅在第1次碳化循环后有所提升,继续进行碳化循环对再生混凝土强度的提升效果不明显。动态加载时,预浸碳化组再生混凝土呈现出明显的应变率强化效应,动态抗压强度与动态增加因子均随应变率的增大而提高,相较于普通再生混凝土,再生骨料预浸碳化循环3次后制备的再生混凝土试件动态抗压强度提升了23.8%,而直接碳化组仅提升了5.7%,且动态增加因子与应变率的对数存在良好的线性关系,随应变率的lg10线性增加;当应变率相同时,随着碳化循环次数的增加,动态抗压强度也增大。从能量的角度看,预浸碳化组在高应变率下的比能量吸收值大于低应变率下的比能量吸收值,再次说明了预浸碳化再生骨料混凝土仍具有应变率效应,相同应变率条件下,预浸碳化组的比能量吸收值大于直接碳化组,说明预浸碳化再生骨料提升了再生混凝土的抗冲击性能,且效果优于传统的直接碳化处理。上述研究也为预浸碳化强化再生骨料及再生混凝土在工程结构中的应用提供了可靠的试验结果和理论依据。

圆钢管砖骨料地聚物再生混凝土柱滞回性能试验研究

为探究废弃黏土砖再利用的可行性,对6根圆钢管砖骨料地聚物再生混凝土柱的滞回性能进行了系列试验研究。以不同钢管厚度(4、6 mm)、砖骨料取代率(0%、50%、100%)、轴压比(0.05、0.25、0.50)为参数,得到了试件在往复荷载作下的失效模态、骨架曲线和滞回曲线,并对构件的刚度退化、滞回性能、峰值承载力、延性、承载力退化和耗能能力等抗震性能指标的变化规律分析。结果表明:试件的失效模式表现为底部发生鼓曲、开裂,出现塑性铰的区域核心混凝土破碎,与普通钢管混凝土相似;砖骨料取代率和轴压比的增加会降低试件的承载力,钢管厚度的增加会提高试件的承载力。试件的滞回曲线饱满,表现出不明显的捏缩,表明耗能能力较好;轴压比的增加导致试件的变形能力降低,加快了刚度和承载力的退化速度,增长钢管厚度可以提高试件的变形能力;砖骨料取代率对试件刚度退化、延性、承载能力和耗能能力的影响有限。

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。

含氯再生骨料混凝土抗氯离子渗透性能的研究

采用纳米SiO_(2)溶液浸泡含氯再生骨料以降低骨料含氯量,并在此基础上考虑复掺矿物掺合料,设计16组配合比以制备C40再生骨料混凝土,测定其7 d、28 d的抗压强度与28 d的电通量、Cl^(-)扩散系数。结果表明:再生骨料中的Cl^(-)可提高混凝土7 d的抗压强度,少量降低其28 d的强度,但会大幅度破坏混凝土抗Cl^(-)渗透性能;纳米SiO_(2)溶液改性后骨料含氯量显著降低,与矿物掺合料联合作用将有效提升再生混凝土力学性能与抗Cl^(-)渗透性能;其中,30%粉煤灰与8%硅灰复掺优化效果最佳,Cl^(-)渗透系数较未掺掺合料组降低85.6%。基于含氯再生骨料多重界面与Cl^(-)扩散机理,推导“内渗型”Cl^(-)扩散模型,并将其用于含氯再生骨料混凝土构件服役任意龄期的Cl^(-)含量预测。

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。

方钢管砖混再生骨料混凝土短柱轴压性能有限元研究

目的 研究方钢管砖混再生骨料混凝土短柱的力学性能,推动建筑固废资源化利用。方法 利用ABAQUS软件建立方钢管砖混再生骨料混凝土短柱模型,将模拟结果与试验结果进行对比,验证了模型的正确性。然后分析砖混骨料取代率、倒角率、钢管屈服强度及厚度对短柱轴压力学性能的影响。结果 砖混骨料取代率小于50%时,极限承载力降低幅度在10%以内;当倒角率提高至0.16时,极限承载力有小幅度提升;试件的极限承载力随着钢管的厚度及屈服强度的增大而提高。结论 砖混骨料取代率较小时对试件承载能力影响较小,外包钢管的强度与厚度对试件承载能力有较大影响。对于方柱,适当提高倒角率可以使钢管更好约束混凝土,提高试件承载能力,但倒角率过大时截面面积有较大削弱,承载能力降低。

NaOH浓度对地聚物再生骨料混凝土尺寸效应的影响

设计了4种不同立方体尺寸(70 mm、100 mm、150 mm和200 mm)和5种不同NaOH浓度(3 mol/L、5 mol/L、7 mol/L、9 mol/L、11 mol/L)的地聚物再生骨料混凝土试块,研究了不同NaOH浓度条件下的地聚物再生骨料混凝土抗压强度的尺寸效应。通过试验发现:GB/T 50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》中规定的换算系数并不适用于地聚物再生骨料混凝土,给出2种方法来进行地聚物再生骨料混凝土尺寸换算系数的取值,第一种是平均数方法:α_(200)=0.93、α_(100)=1.13、α_(70)=0.70,第二种方法采用线性拟合:α_(200)=0.9735-0.0065ε、α_(100)=1.0445+0.0125ε、α_(70)=0.718-0.002ε;尺寸为200 mm、150 mm和100 mm的地聚物再生骨料混凝土抗压强度均符合Bazant的尺寸效应理论曲线,采用无量纲的方法可以得到地聚物再生骨料混凝土抗压强度与NaOH浓度和尺寸参数耦合作用影响的预测方程,所提出的方程具有更好的适用性,并且得出了不同NaOH浓度条件下地聚物再生骨料混凝土的临界尺寸和临界强度值。

再生骨料透水混凝土力学和透水性能研究

文中制作不同水灰比和再生骨料添加量的再生骨料透水混凝土试件,经标准养护28 d后,对试件进行立方体抗压强度和透水性能测定。结果表明,随着水灰比的增加,透水混凝土试件的抗压强度和透水率均为先增加后减小;随着再生骨料添加量的增加,抗压强度不断减小而透水性能变化不大。最终确定水灰比为0.25、再生骨料添加量为15%、骨胶比为1?4、添加1.5%减水剂和6%硅粉为再生骨料透水混凝土的最佳配比,该结论为再生骨料透水混凝土的应用提供了技术支持。

密实度对格栅-再生混凝土骨料界面剪切特性的影响

为探究相对密实度、颗粒级配及法向应力等因素对格栅-再生混凝土骨料界面剪切特性的影响,通过大型直剪仪对不同相对密实度的再生混凝土骨料进行单调直剪试验。结果表明:在不同相对密实度、颗粒级配、法向应力影响因素下,界面均呈现出峰值后剪切软化现象;相对密实度对界面剪切特性有显著影响,随着相对密实度的增大,界面抗剪强度、剪切模量、似黏聚力、内摩擦角及整体剪胀量均呈现增大趋势;随着不均匀系数的增大,界面峰值抗剪强度与残余抗剪强度均增大,剪胀现象明显;界面峰值抗剪强度随法向应力的增加近似线性增长,增加幅值、剪胀量随法向应力的增大呈现减小趋势。

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。