基于机器学习的橡胶改性再生骨料混凝土抗压强度预测研究

将再生骨料(RA)与废橡胶颗粒(RPs)组合制备橡胶改性再生骨料混凝土(RRAC),有利于实现建筑行业的低碳可持续,可广泛应用于混凝土路面。主要研究了在25℃(室温)到200℃的不同温度下,不同配合比的RRAC的单轴抗压强度(UCS)。结果表明,UCS与RA掺量、RPs掺量、温度呈负相关。当RRAC暴露在高温下时,RPs对UCS损失有促进作用。此外,基于室内试验结果,试验建立了4个机器学习模型,并采用萤火虫算法(FA)对ML模型的超参数进行优化。结果表明,加入FA进行超参数调整后,RF模型的R值最高,RMSE值最低,说明其具有最好的预测性能,适用于橡胶改性再生骨料混凝土的强度预测,为根据工程需求配置再生骨料混凝土提供了可靠依据。

再生混凝土骨料改性方法的研究进展

近年来,建筑行业开始在结构混凝土应用中使用建筑废弃物,在实现建筑废弃物资源化利用的同时,还能够降低建设成本,满足建筑行业可持续发展的需求。在建筑废弃物中,最具有应用前景和价值的当属混凝土再生骨料(RCA)。然而,RCA不同于天然骨料(NA)。不同的RCA改性工艺对再生骨料混凝土(RAC)的孔隙度、微裂纹及界面过渡区(ITZ)的性能等有很大的影响,这些性能缺陷也将破坏RAC的力学性能和耐久性。因此,基于物理改性和化学改性两方面,总结了近年来各种改善RCA微观结构方法的原理、优缺点等,分析了RCA增强技术近年来的发展和研究成果,归纳了RCA应用需进一步解决的问题,以期为改性RCA的工程应用提供技术参考。

橡胶改性再生粗骨料混凝土在高温后的力学性能研究

随着低碳可持续性发展的需要,回收废旧混凝土和废旧轮胎制备橡胶改性再生骨料混凝土有显著的实际意义。该文研究了橡胶改性再生粗骨料混凝土处于高温环境后的抗压性能,测试橡胶含量为0、5%和10%的混凝土试件在100℃、200℃、300℃和500℃下暴露60 min后的质量损失率、抗压强度以及弹性模量等数据。结果表明:1)添加适量橡胶颗粒可以降低再生混凝土的质量损失,提高相对抗压强度,增加再生混凝土的延性破坏特征。2)当橡胶掺量过大时,橡胶熔化后会形成孔隙,导致再生混凝土试件的孔隙率变大,内部结构变得松散,导致强度下降。3)综合分析,建议在橡胶改性再生粗骨料混凝土中使用5%掺量的橡胶颗粒,以获得较佳的耐火性能。

火山灰浆液改性再生粗骨料对混凝土性能的影响

为了研究不同配合比的火山灰浆液改性再生粗骨料对混凝土性能的影响,通过正交试验对比分析了改性和未改性再生粗骨料的吸水率、表观密度和压碎指标,探讨了改性再生粗骨料对混凝土力学性能和抗氯盐侵蚀性能的影响。结果表明:与未改性再生粗骨料相比,改性再生粗骨料的吸水率和表观密度增大,压碎指标减小;在火山灰浆液中掺入30%复合掺合料后,随着复合掺合料中粉煤灰掺量的增加,再生混凝土的抗压强度降低,氯离子扩散系数增大;在火山灰浆液中掺入适量稻壳灰后,再生混凝土的抗压强度提高,氯离子扩散系数减小;在火山灰浆液中掺入适量分散剂后,再生混凝土的抗压强度降低,氯离子扩散系数增大;综合考虑再生混凝土的力学性能和抗氯盐侵蚀性能,火山灰浆液的最佳配合比为矿粉掺量30%、稻壳灰掺量3%、不掺粉煤灰和分散剂。

自磨改性对再生粗骨料及再生混凝土性能的影响

提出了一种新的再生骨料改性技术即自磨改性,系统研究了该技术对再生粗骨料和再生混凝土性能的影响规律,探究了再生微粉附着于再生骨料表面时,对再生混凝土工作性能及力学性能的影响规律。结果表明:自磨改性可以有效改善再生粗骨料的粒形和界面形貌,有利于附着表面砂浆层的剥离,改性后再生粗骨料的表观密度提高了9.7%,压碎指标及吸水率分别降低了37.6%和51.4%,改善了再生混凝土的流动性和黏聚性,有效提升了再生混凝土的抗压强度。再生微粉颗粒尺寸小且表面疏松多孔,同时具有微集料填充效应和火山灰活性,对再生混凝土的后期强度具有明显的提升作用。

改性橡胶再生粗骨料混凝土力学性能及抗冻性试验研究

选用两种不同类型的改性剂司班40、十二烷基苯磺酸钠(表面活性剂)对废旧轮胎橡胶粉进行改性,外掺到再生粗骨料混凝土中,对混凝土力学性能以及抗冻性能测试,分析两种改性剂对橡胶粉颗粒的改性效果以及橡胶粉颗粒粒径、掺量对混凝土产生的影响效果。研究表明:改性剂对橡胶再生粗骨料混凝土的性能有着积极的影响效应,一定程度改善了橡胶混凝土抗压强度较低的缺点,并对抗冻融循环有有利效应,并确定选取司班40的胶粉颗粒,目数为80目,外掺量为6%综合效果最佳。

复合改性再生粗骨料对混凝土性能的影响

通过加热和颗粒整形对再生粗骨料进行了复合改性处理,对比分析了未改性和改性再生粗骨料的性能,研究了再生粗骨料的掺量对混凝土工作性和抗压强度的影响,优选出了最佳再生粗骨料类型和掺量,并在此基础上,研究了粉煤灰掺量对再生混凝土耐久性能的影响。结果表明:经过复合改性处理后,再生粗骨料的性能得到了强化。随着再生粗骨料掺量的增加,混凝土的坍落度、扩展度和抗压强度基本呈减小趋势;掺改性再生粗骨料混凝土(MRAC)的工作性和抗压强度整体上比掺未改性再生粗骨料混凝土(RAC)的好;综合考虑工作性和抗压强度,改性再生粗骨料的最佳掺量为30%;随着粉煤灰掺量的增加,MRAC的氯离子迁移系数和碳化深度均先减小后增大,推荐粉煤灰掺量为20%~30%。

再生粗骨料混凝土改性增强技术试验研究

针对建筑垃圾随意堆放危害生态环境和人类健康的问题,对以建筑拆卸的混凝土块为原料制备的再生粗骨料混凝土的改性增强,可加大建筑垃圾再利用率并减少其产生的不良影响。分别采用物理和化学试验研究再生粗骨料混凝土改性增强特性,包括用微波加热混凝土试块进行改性及将水玻璃溶液浸泡改性后的再生骨料制备再生混凝土。通过混凝土立方体抗压强度测试,对比分析了微波加热改性混凝土以及水玻璃改性混凝土的力学性能。利用低场核磁共振技术(LF-NMR)分析了再生粗骨料改性混凝土的孔隙率及孔隙分布。结果表明:微波加热改性混凝土的抗压强度降低,而适宜浓度的水玻璃溶液浸泡可增强再生粗骨料强度,降低混凝土孔隙率。研究结果可为再生粗骨料混凝土改性增强技术的进一步发展提供参考。

不同损伤程度下橡胶改性再生骨料混凝土的阻尼特性

资源化利用废旧轮胎制备的再生橡胶颗粒和废弃混凝土制备的再生骨料是建筑材料可持续发展的重要途径之一。橡胶改性显著影响再生骨料混凝土(RAC)的阻尼特性和损伤发展。考虑橡胶取代率、硅烷偶联剂和消泡剂等因素影响,采用悬挂自由振动法,测试橡胶改性再生骨料混凝土(RRAC)经历不同应力幅值单轴受压循环加载后的一阶固有频率和阻尼比,定量评价其动态弹性模量和耗散模量,揭示RRAC阻尼特性随损伤指数的演变规律。研究结果表明:无损伤状态下,随橡胶取代率增加,RRAC一阶阻尼比增加10.2%~30.6%,动态弹性模量降低4.2%~22.0%;而硅烷偶联剂浸泡预处理橡胶颗粒及外掺消泡剂可提高RRAC动态弹性模量5.1%~21.0%,但其一阶阻尼比降低7.1%~17.2%。RRAC损伤指数随应力幅增加先快后慢地增加,与RAC变化趋势相反,且高于RAC损伤指数,这归因于橡胶颗粒的薄弱界面;RRAC一阶阻尼比随损伤指数增加呈线性增大。10%橡胶掺量可同时提高RRAC一阶阻尼比和耗散模量,增加RRAC的耗能能力。

橡胶再生粗骨料混凝土的性能试验研究

为研究橡胶再生粗骨料混凝土的力学性能和疲劳性能,该文采用不同配合比橡胶再生粗骨料混凝土,进行了力学性能和疲劳性能试验。结果表明:1)再生粗骨料混凝土的抗压强度比普通混凝土提高了9.8%,但抗折强度比普通混凝土低,其弹性模量略有下降。2)再生粗骨料混凝土的基本力学性能随废弃橡胶颗粒的掺入有较显著的下降,折压比随之增加,峰值挠度、峰值应变和极限应变在一定范围内随橡胶颗粒含量的增加而增加。3)当橡胶颗粒掺量为20%时,橡胶再生粗骨料混凝土的极限应变是无橡胶再生粗骨料混凝土的3.46倍,同时显著增强了混凝土的疲劳寿命。

橡胶粉改性再生骨料混凝土抗冻性研究

以相对动弹性模量和质量变化率作为评价指标,研究了水灰比为0.45的基准混凝土及再生骨料掺量(质量分数)为25%、50%和75%的混凝土在水中和3.5%氯化钠溶液中的抗冻性,并掺入细骨料体积5%和10%的橡胶粉对其改性。结果表明:混凝土的抗冻性随再生骨料掺量的增加而下降;再生骨料掺量为25%和50%时,其对抗冻性的影响较小,掺加橡胶粉可有效改善混凝土的抗冻性;再生骨料掺量为75%时,其对抗冻性影响显著,掺加橡胶粉具有一定的改善作用,但与基准组混凝土相比,最大冻融循环次数仍下降30%以上;水冻的破坏特征为相对动弹性模量下降过大,掺入5%橡胶粉的抗冻性能最好;盐冻的主要破坏特征为质量变化率超过规定要求,掺入10%橡胶粉的抗冻性能最佳;橡胶粉对抗盐冻性能的改善明显优于抗水冻性能。

自密实橡胶再生混凝土的工作性能与力学性能

为资源化处理建筑垃圾和废旧轮胎,用不同掺量的再生骨料及橡胶颗粒制备自密实橡胶再生混凝土,研究两种材料不同取代率下自密实混凝土的工作性能及力学性能,并建立其力学性能指标换算关系式.结果表明:随着再生骨料及橡胶颗粒掺量的增加,自密实混凝土的工作性能及力学性能均出现不同程度的下降;当再生骨料取代率为100%、橡胶取代率为10%时,混凝土的立方体抗压强度、轴心抗压强度及劈裂抗拉强度分别下降了31.4%、31.7%、26.9%;本文拟合出的各力学性能指标换算关系式与试验数据比较,拟合结果较好.

再生骨料在水工沥青混凝土中的适用性研究

为研究再生骨料在水工沥青混凝土中的适用性,对再生骨料水工沥青混凝土进行了配合比试验,并通过单轴压缩、劈裂试验、防渗性(孔隙率)确定其配合比为油石比7.0%、级配指数0.37、填料含量13%、再生骨料替代率50%。对再生骨料采用不同浓度的改性剂进行改性,分析再生骨料的吸水率、表观密度、压碎指标、粘附性,确定满足试验要求的改性剂浓度为水玻璃的浓度10%、硅烷偶联剂的浓度12%。在此基础上通过水稳定系数、热稳定系数、渗透系数研究了再生骨料在水工沥青混凝土中的适用性。结果表明,再生骨料应用于水工沥青混凝土中能够满足规范要求,可为再生骨料在水工沥青混凝土中推广应用提供参考。

再生骨料混凝土破坏机理与改性研究综述

针对再生骨料混凝土破坏机理与破坏性能改性研究做了系统性的归纳和总结。提出了再生骨料混凝土的研究背景、思路、目标、内容和技术路线的改性研究体系。根据再生骨料混凝土受拉破坏和受压破坏的破坏形态和断面特征总结了其破坏的一般规律,依据破坏机理得到再生骨料混凝土力学性能提高的改性研究思路,并提出了相应的改性方法。介绍了再生骨料的强化技术,如纳米材料、纤维材料和矿物添加剂改性再生骨料混凝土的研究,归纳了再生骨料混凝土需进一步解决的问题,即再生骨料加工机制的形成、数值模拟技术的发展、应用体系的形成和有效监测机制的建立。结果表明:界面过渡区是再生骨料混凝土的最薄弱区域,改善再生骨料混凝土的破坏性能最为关键的是强化界面过渡区;相关结论可为改善再生骨料混凝土破坏性能和推广其在工程中的应用提供支持。

再生骨料和橡胶颗粒对透水混凝土性能的影响

以C20透水混凝土为设计基准,再生骨料和橡胶颗粒掺量为影响因素,通过测定透水混凝土的连通孔隙率、透水系数、28 d抗压强度、劈裂抗拉强度及弹性模量等性能指标,研究再生骨料和橡胶颗粒对透水混凝土基本性能的影响规律;同时,采用拟合回归和综合对比的方法建立透水混凝土连通孔隙率与透水系数、劈裂抗拉强度及弹性模量与28 d抗压强度之间的关系模型。

再生粗骨料多种改性方法对混凝土抗压强度提升效果的试验

为对比粗骨料多种改性方法对混凝土抗压强度的提升效果,分别采用不同质量分数的盐酸溶液和8%质量分数草酸溶液以及25%质量分数防水砂浆浆液和2%质量分数聚乙烯醇浆液对再生粗骨料进行化学浸洗或物理填充,将处理得到的再生粗骨料制成边长为100mm的立方体混凝土试件进行抗压强度测试。结果表明:粗骨料的不同处理方式对混凝土抗压强度均有不同程度的提高,其中2%质量分数盐酸溶液(处理效果接近最佳)、8%质量分数草酸溶液、25%质量分数防水砂浆浆液和2%质量分数聚乙烯醇浆液处理骨料分别可使混凝土抗压强度提高11.84%,7%,4.37%,11.31%,并达到同级配天然碎石骨料混凝土抗压强度的96.63%,92.44%,90.18%,96.17%。

橡胶钢纤维再生骨料混凝土断裂性能试验研究

以橡胶钢纤维再生骨料混凝土(crumb rubber and steel fiber reinforced recycled aggregate concrete,RSRAC)为研究对象,探讨橡胶掺量对其断裂性能的影响.设计了6组试件,包括5组不同配合比的RSRAC(橡胶体积分数分别为0、4%、8%、12%和16%)和1组不含橡胶的钢纤维原生骨料混凝土试件,每组含3个尺寸为100 mm×100 mm×515 mm带切口的小梁试件.基于三点弯曲断裂试验,得到了RSRAC的荷载-挠度曲线和荷载-裂缝张开位移曲线,通过计算RSRAC的断裂能和断裂韧度,分析了RSRAC断裂能和断裂韧度随橡胶掺量的变化规律.结果表明,RSRAC断裂能和断裂韧度随橡胶颗粒掺量的增加呈先增后减趋势,细骨料体积取代率为8%时,橡胶掺量可使RSRAC材料获得较好的断裂性能.

改性橡胶对轻骨料混凝土改性作用分析

以内蒙古地区天然浮石作为粗骨料,利用司盘40对废旧橡胶颗粒进行改性,研究改性橡胶对轻骨料混凝土力学特征的影响.采用核磁共振检测技术,从研究改性橡胶影响轻骨料混凝土宏观性能的本质出发,以改性橡胶轻骨料混凝土孔隙度、横向弛豫时间T2谱等参数为依据,同时结合力学性能测试、BT-1800动态图像颗粒试验、亲水性试验和环境扫描电镜试验等技术手段对核磁共振结果进行对比和论证.结果表明:改性橡胶轻骨料混凝土力学性能提高,改性剂改善了橡胶颗粒的亲水性和圆形度;核磁共振T2谱3个峰值向小孔隙方向移动,改性橡胶轻骨料孔隙度降低了11%.

纳米硅溶胶改性混合再生骨料混凝土的力学性能

采用纳米硅溶胶对砖砼混合再生骨料进行改性处理,利用改性处理后的骨料制备再生混凝土,研究分析纳米再生混凝土力学指标随龄期的变化规律,建立力学指标间的定量关系,采用电子扫描显微镜(SEM)对纳米硅溶胶的改性机理进行探讨。研究结果表明:通过骨料改性,28d龄期纳米再生混凝土的立方体抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度、轴心抗压强度分别较再生混凝土提高了13.3%、4.3%、2.1%、19.4%;纳米再生混凝土力学指标间具有良好的相关性,劈裂抗拉强度、抗折强度与立方体抗压强度符合幂函数关系,轴心抗压强度与立方体抗压强度符合线性函数关系;较之普通混凝土,再生混凝土的轴心抗压强度与立方体抗压强度更加接近。

再生骨料及再生混凝土的改性研究

全面综述了再生骨料和再生混凝土改性的试验方法、试验条件和改性效果。