废混凝土再生骨料GRC制品配比优化试验

将成混凝土破碎筛分后作为骨料取代GRC中的天然砂，分别试验研究了庋混凝土取代率、灰砂比及水灰比对GRC物理力学性能的影响，并与相关行业标准进行了比较结果表明：废乩凝土骨料取代天然砂可提高GRC的抗折抗压强度和抗冻性，但对表观密度影响不明显；灰砂比太小式太大均对GRC性能不利；水灰比太大对GRC各项性能均不利；废混凝土骨料对天然砂的取代率在30％～45％时，一定的水灰比和炙砂比下，GRC各项性能均能达到JC／T604—2004《玻璃纤维增强水泥（GRC）装饰制品》中合格品的要求；其中最优配比为：废混凝土骨料对天然砂的最优取代率为30％，灰砂比1：1．5，水荻比0．45，该配比的GRC性能可达到优等品要求，

混凝土再生骨料的力学性能实验研究

为了推动环保材料的发展,特别是城市建设中对废弃建筑材料的再利用,得到能够解释再生混凝土作为新的原始材料加以利用的理论依据。通过介绍混凝土再生骨料与天然骨料基本特征的比较引出当前再生骨料混凝土的一些特性和发展,以及使用期需注意的问题。根据理论指导通过制作试块的方法对强度加以验证,结果验证了实验之前的理论推导,实验表明:存在一个临界水灰比,当水灰比大于这个值时,试块强度降低,当小于这个值时强度变化不大,再生混凝土的最佳砂率大致为0.37,并且再生混凝土可以实现建筑垃圾的再利用。通过实验对这些制作工艺上的推究相信会对环保材料的研究和发展,特别是对废弃混凝土的再利用起到积极的作用。

水泥稳定混凝土再生骨料在干线公路基层中的应用

依托于江苏省某干线公路改扩建工程,将混凝土再生骨料应用于基层水稳的铺筑,并与普通水稳混合料的路用性能指标进行对比。结果表明:采用42%混凝土再生骨料+4.3%水泥配制的混合料,在无侧限抗压强度、劈裂强度、抗压回弹模量等方面,能够达到或略优于100%天然骨料+4.0%水泥混合料的水平。掺入再生骨料后,水泥稳定碎石的干缩系数、失水率增加,工程中应充分重视早期保水养生。

废混凝土再生骨料及掺和料对GRC耐久性的影响

为了再利用废混凝土,改善玻璃纤维增强混凝土(GRC)的性能,以废混凝土再生骨料(RWCA)取代GRC中的天然砂,以粉煤灰、硅灰取代水泥,分别采用自然老化和50℃加速老化的方法,研究三者单掺和复掺对GRC长期性能的影响.结果表明:用RWCA以30%的质量分数替代GRC中的天然砂,可在一定程度上改善GRC的耐久性,即从骨料角度改善GRC的性能;用粉煤灰以30%的质量分数替代水泥,也可在一定程度上改善GRC的长期性能,但对GRC的早期抗折强度不利;用RWCA以30%的质量分数替代天然砂,同时用粉煤灰以30%的质量分数替代水泥时,不但GRC的早期抗折强度可得到改善,而且对GRC长期抗折强度的提高效果要好于二者单掺时;用RWCA骨料以30%的质量分数替代天然砂,同时用粉煤灰和硅灰分别以20%,10%的质量分数替代水泥,对GRC早期和后期抗折强度均有较大提高,有利于GRC长期抗折强度的保持;X射线衍射(XRD),傅里叶红外光谱(FTIR)及扫描电镜(SEM)分析表明,三者复掺可减少体系中Ca(OH)_2的含量、减小Ca(OH)_2的结晶尺寸,这不但可提高GRC基体的抗折强度,还可减轻玻璃纤维被腐蚀的程度,有利于GRC耐久性的改善.

掺废旧混凝土再生骨料干粉砌筑砂浆的性能研究

对掺废旧混凝土再生骨料干粉砌筑砂浆的技术性能进行了研究。结果表明,当再生骨料掺量为20%左右时,硬化砂浆的28 d抗压强度达到峰值,再生骨料掺量为40%时,硬化砂浆的28 d抗压强度与不掺再生骨料的砂浆基本相当;通过添加Ⅱ级粉煤灰、保水增稠剂(HPMC)及自制调节剂(J-1),优化砂浆2 h稠度损失率、保水率、凝结时间、28 d抗压强度及抗冻性能等,制备出各项指标均符合GB/T 25181—2010《预拌砂浆》要求的M10普通干粉砌筑砂浆,验证了废旧混凝土再生骨料应用于干粉砌筑砂浆的可行性。

废弃混凝土再生骨料在桥梁桥面中的应用研究

废弃混凝土再生骨料的利用,不仅能够降低运输成本,而且能够减小对环境的影响。通过无侧限抗压强度及回弹模量试验,研究不同水泥掺量及再生骨料取代率对废弃混凝土再生骨料力学特性指标的影响,试验可知:当水泥含量一定时,随着再生骨料取代率的增加,水泥稳定混合料的无侧限抗压强度和回弹模量均表现出先减小后增大的趋势;废弃混凝土再生骨料含量一定时,随着水泥含量的增加,水泥稳定混合料的无侧限抗压强度及回弹模量增加明显。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

非规则再生骨料建模及再生骨料混凝土数值模拟

传统再生骨料混凝土(RAC)模型多采用基本几何形状来代表再生骨料(RA)结构,这与实际情况差异较大。本文结合数字图像技术和傅里叶描述法构建了真实的二维骨料数据库,并提出了基于骨料叠加法随机生成RA的新方法。基于外接矩形框/内切圆的粗判定和基于重叠框的精细判定提出了一种新的适用于傅里叶重构骨料的快速投放算法,实现了不同RA取代率和RA残余砂浆含量的RAC细观结构的构建。基于内聚力模型根据随机生成的RAC的细观结构建立了数值模型,研究了RA取代率和RA残余砂浆含量对RAC单轴抗拉性能的影响。结果表明,RAC的抗拉强度和弹性模量随着RA取代率和RA残余砂浆含量的增加而降低,但峰值应变变化不大。该RA模型更符合实际,且附着砂浆的含量和分布可自主调整。

再生砖骨料混凝土框架结构抗震性能研究

为评估再生砖骨料混凝土框架结构的抗震性能,基于SAP2000有限元软件,选取了分别由普通混凝土、再生混凝土和再生砖骨料混凝土材料组成的4层、7层和10层框架结构进行对比分析。采用结构模态分析、多遇地震下的弹性分析、罕遇地震下的弹塑性时程分析的方法,对比层间位移角、塑性铰发展等多个指标。结果表明:在进行合理设计时,再生砖骨料混凝土结构抗震性能能够符合规范要求,可作为绿色材料运用于建筑结构中;对于低层框架结构,再生砖骨料混凝土结构某些情况下可避开地震波的共振效应,其抗震性能可优于普通混凝土与再生混凝土结构;对于中高层框架结构,再生砖骨料混凝土材料强度不足的特性突出,且不利于梁端塑性铰耗能,其抗震性能普遍弱于普通混凝土而优于再生混凝土框架结构,由此再生砖骨料混凝土更适用于楼层数量较少时的低层框架结构。

基于机器学习的再生骨料混凝土梁抗剪承载力预测

为解决当前再生骨料混凝土(RAC)梁缺乏统一抗剪承载力计算模型、相关试验工作量大且难以得出规律性结论等问题,建立了基于机器学习的RAC梁抗剪承载力预测模型。根据既有文献收集468根RAC矩形梁试件的抗剪性能试验数据,通过研究截面宽度、截面有效高度、再生粗骨料取代率、立方体抗压强度、轴心抗拉强度、剪跨比、纵筋配筋率和配箍特征值对再生骨料混凝土梁抗剪承载力的影响,结合逻辑回归(LR)、决策树(DT)、AdaBoost(AB)、支持向量机(SVM)以及人工神经网络(ANN)5种机器学习算法进行学习和训练,建立再生骨料混凝土梁抗剪承载力预测模型并比较预测效果,分析不同机器学习算法预测精度。研究结果表明:ANN算法与AdaBoost算法均能准确预测出再生骨料混凝土梁抗剪承载力,决定系数R2大于0.9,平均绝对误差MAE分别为18.66、15.96。根据精度统计指标,建议再生骨料混凝土梁的预测计算优先使用ANN算法和AdaBoost算法。最后,基于收集试验数据与回归分析,提出RAC梁抗剪承载力建议式。

长龄期机制砂再生骨料混凝土的断裂参数和断裂过程区

为研究龄期对机制砂再生骨料混凝土(Manufactured-sand recycled aggregate concrete,MSRAC)断裂机理的影响,采用数字图像相关技术对28 d和300 d龄期的MSRAC的断裂参数和断裂过程区(Fracture process zone,FPZ)进行研究,并对比分析了MSRAC的断裂行为和增韧机制。结果表明,随着龄期延长,MSRAC的名义刚度、断裂能、起裂断裂韧度和失稳断裂韧度得到明显改善,其局部微裂纹和宏观裂纹的相互作用也明显增加,但长龄期MSRAC的失效特征更加迅速和剧烈,软化阶段的脆性显著增加。此外,在裂纹失稳扩展时,MSRAC的FPZ宽度和面积随着龄期延长而增加,FPZ长度则相反。在FPZ完全扩展时,MSRAC的FPZ长度随龄期延长而降低,FPZ宽度则相反,FPZ面积是不敏感的。相比28 d龄期的MSRAC,长龄期的MSRAC具有更加强烈的骨料联锁效应,其次生裂纹和损伤范围也更加明显和宽广。

全再生细骨料混凝土的制备及性能试验研究

为提高再生细骨料(regenerate fine aggregates,RFA)的回收使用率,本研究采用一种含砖RFA进行全再生细骨料混凝土(fully recycled fine aggregate concrete,FRFAC)的试验制备.设计吸水率试验拟合公式计算RFA的主要组成及含量;通过设计正交试验研究水料比、减水剂和RFA粒径级配对不同养护天数下FRFAC的强度与热工性能的影响.研究结果表明,该RFA中主要包含废砖、废混凝土和泥块,其含量分别为13.58%、52.98%和33.44%,泥块含量较多,所以在制备前需对RFA进行筛分处理,该RFA平均吸水率较大,所以需采用饱和面干法进行预处理;对FRFAC强度影响最大的是RFA粒径级配,其次是水料比和减水剂,强度随着养护天数呈缓慢上升趋势;FRFAC的导热系数低,通过抗压导热交互分析得到配比最优方案为A3B3C2,制备的FRFAC强度达到25.8 MPa,导热系数为0.4636 W/(m·K),可用于建筑工程中.

钢纤维对再生骨料混凝土的力学性能研究

为研究钢纤维对再生骨料混凝土力学性能和工作性能的影响,通过掺加体积分数0、0.8%、1.2%、1.6%、2.0%的钢纤维开展抗压试验、劈裂抗拉、抗折试验和坍落度的研究,探讨在不同钢纤维掺量下的再生骨料混凝土的力学性能的变化规律。结果表明:随着钢纤维掺量的增加,坍落度持续降低;抗压强度先呈现先增大后减小,且抗压强度值均高于对照组,当钢纤维为0.8%掺量时,达到了最大值,抗压强度提高了10.66%;当钢纤维为1.2%掺量时,劈裂抗拉与抗折强度相较于对照组,劈裂抗拉最大值达到3.91 MPa,提高了32.54%,抗折强度达到了最大值8.1 MPa,提高了42.11%。适量添加钢纤维不仅可以改善了再生骨料混凝土的流动性,还能提高抗压、劈裂抗拉和抗折强度,且可以改善再生骨料混凝土早期强度。

硅藻土改性再生骨料混凝土的抗离子侵蚀性能

采用硅藻土部分取代水泥制备再生骨料混凝土(RAC),研究硅藻土内掺法对RAC抗离子(氯离子、硫酸根离子)侵蚀性能的改善效果及机理。试验结果表明,硅藻土可在水泥水化进程中发挥成核效应和火山灰效应,促进水泥水化,并改善界面过渡区水化产物结构,使界面过渡区更致密、厚度减小,使新砂浆水泥基体孔结构细化、大孔减少,从而减少RAC中离子侵蚀通道,减缓氯离子、硫酸根离子在RAC中的浓度积累。内掺硅藻土还提升了RAC细观尺度上各材料相(新、老砂浆及新界面过渡区)的显微硬度,减缓各材料相在硫酸根离子侵蚀下的性能劣化,从而使宏观尺度上RAC在硫酸盐侵蚀下力学性能劣化速度和程度显著降低。