老砂浆对再生混凝土力学性能影响模拟试验

再生混凝土和普通混凝土的内在区别主要在于老砂浆的存在与否,为了能够准确把握再生混凝土的力学性能和影响因素,从老砂浆入手,研究其强度、含量和分布特点。将原始混凝土剔除骨料制备成砂浆试块,并研究其力学性能,将原始混凝土破碎制成再生粗集料并制备成再生混凝土,研究其力学性能和破坏形态,并根据切割断面研究再生集料中老砂浆含量和分布,分析老砂浆对再生混凝土力学性能的影响。

再生骨料取代率及老砂浆强度对混凝土细观性能的影响

建立6种不同再生骨料取代率细观数值模型,基于基面力元法研究单轴压缩荷载作用下5种不同再生老砂浆强度对混凝土内部微裂纹的扩展及单轴抗压强度的影响.研究表明:基于势能原理的基面力元法可以推导荷载作用下混凝土等非均质材料的单元应变及单元刚度矩阵;单轴压缩荷载作用下,再生混凝土的抗压强度随着再生骨料取代率的增加而递减、随着老砂浆强度的提高而递增;当取代率小于40%,老新砂浆强度比大于0.80时,老砂浆强度能显著提高单轴抗压强度;内部微裂纹首先出现在新老黏结带,然后穿过粗骨料密集区域形成连续破坏裂缝,裂缝宽度随着取代率的增加而增加,随着老砂浆强度的增加而减小。

再生混凝土徐变试验及老砂浆影响机理研究

通过改变再生粗骨料取代率(0%、50%、100%),对再生混凝土的徐变性能进行试验研究,并在此基础上,针对再生混凝土徐变高、离散性大的特点,采用分相研究的方法对再生混凝土徐变过程中天然骨料、老砂浆和新砂浆的相互作用机制进行研究,从而揭示了再生混凝土的徐变机理,建立了反映老砂浆影响机理的再生混凝土徐变预测模型.结果表明:再生混凝土的徐变度随着再生粗骨料取代率的增加而增加;老砂浆的徐变及其含量对再生混凝土的徐变具有较大影响,降低再生混凝土中老砂浆的徐变和含量是实现再生混凝土低徐变的有效途径;模型预测值与试验值的对比表明,所建立的预测模型可以较好地预测再生混凝土的徐变.

再生混凝土单轴压缩破坏过程细观离散元研究

老砂浆的存在是再生混凝土与普通混凝土的本质区别,也是影响再生混凝土力学性能的主要因素。基于离散元软件,建立了再生混凝土单轴压缩模型,模拟了再生混凝土单轴压缩下的力学响应与裂纹延伸机制,通过与现有的试验数据对比,验证了数值模型的可靠性。研究表明:当老砂浆强度低时,随着厚度的增加,单轴抗压强度、弹模降低,峰值应变增加;当老砂浆强度较高时,老砂浆厚度对再生混凝土抗压性能影响较小;从细观上看,单轴压缩荷载作用下裂纹首先在界面过渡区产生,逐渐向新老砂浆扩展,直至贯通破坏,其破坏主要由拉伸裂纹主导。

纳米SiO2和粉煤灰复掺对再生混凝土性能的影响

使用质量取代法研究粉煤灰和纳米SiO2单掺及复掺对再生混凝土(RAC)工作性能、抗压强度(7,28,90 d)、抗折强度(28 d)和劈裂抗拉强度(28 d)的影响。浇筑试样时,基于现有的搅拌方式,提出了新的两阶段搅拌法,先将再生粗骨料和纳米SiO2、附加水进行搅拌,使得部分纳米SiO2颗粒能够被再生粗骨料吸收,用于填补老砂浆孔隙和微裂缝。结果表明:随着纳米SiO2掺量增加,再生混凝土的坍落度逐渐减小,复掺粉煤灰能够减少纳米SiO2引起的坍落度损失;粉煤灰掺量不变的情况下,再生混凝土抗压、抗折和劈裂抗拉强度随着纳米SiO2掺量的增加而增加;复掺纳米SiO2和粉煤灰不但能够补偿再生混凝土由粉煤灰引起的早期强度降低,而且90 d龄期抗压强度明显高于2种材料单掺的再生混凝土;纳米SiO2掺量(质量分数)为1%时,再生混凝土在90 d龄期的抗压强度相对再生混凝土提高了3.0 MPa;复掺纳米SiO2和粉煤灰对再生混凝土的抗折强度、劈裂抗拉强度也有显著提升,S2F30的抗折强度相对于F30增加了24.17%,且劈裂抗拉强度高于2种材料单掺的再生混凝土,相对于F30提高了12.68%。

再生粗骨料混凝土基本徐变试验及再生粗骨料混凝土徐变的二维随机凸骨料计算模型研究

以再生粗骨料取代率为参数,进行了再生混凝土基本徐变试验。试验结果表明,再生混凝土基本徐变度随再生粗骨料取代率的增加而增加。在试验研究的基础上,采用ANSYS软件建立了再生混凝土二维随机凸骨料徐变计算模型,并对再生粗骨料混凝土的徐变进行了计算,计算结果表明,该模型可以较好的计算再生混凝土的徐变。在此基础上,采用再生混凝土二维随机凸骨料徐变计算模型研究了再生粗骨料和老砂浆的随机分布,再生粗骨料的级配,天然骨料和老砂浆的含量、力学性能和徐变性能等因素对再生混凝土徐变的影响。研究结果表明,再生混凝土中老砂浆的含量、老砂浆的徐变和再生粗骨料的级配对再生混凝土徐变具有较大影响,老砂浆的弹性模量对再生混凝土的徐变具有不利影响,再生粗骨料和老砂浆的随机分布、天然粗骨料弹性模量对再生混凝土徐变影响较小。

基于离散元再生混凝土单轴拉伸细观数值研究

再生混凝土以其固废再利用的优势得到了广泛的关注,但不明确的破坏机理限制其工程应用。基于离散元理论,建立再生混凝土单轴拉伸细观离散元模型,模拟了再生混凝土单轴拉伸作用下裂纹发展及宏观力学响应,揭示了再生混凝土细观层面破坏机制。通过与现有的第三方试验对比,验证了所提出模型的可靠性。研究表明:初始裂纹的形成与扩展取决于新、老砂浆层的强度。当新砂浆强度大于老砂浆时,初始裂纹始于老界面;反之,初始裂纹主要始于新界面。进一步,老砂浆力学性能总体与再生混凝土抗拉强度、弹性模量正相关。但当老砂浆强度高于新砂浆强度后,随着老砂浆强度增长,再生混凝土强度基本不变。此外,清除附着的老砂浆可以有效的提升再生混凝土的力学性能;再生混凝土中再生骨料应来源于混凝土等级较高的构件。研究揭示了荷载作用下再生混凝土破坏机制,为再生混凝土的优化及在工程上运用提供了理论支撑。

模型再生混凝土单轴受压应力分布特征

根据再生混凝土各相材料的力学特性,对模型再生混凝土进行细观数值分析,获取模型再生混凝土单轴受压下内部应力分布特征.通过变参数分析,讨论不同天然骨料、界面过渡区和老硬化砂浆的力学参数对模型再生混凝土应力分布特征的影响.结果表明,模型再生混凝土天然骨料之间的新老界面过渡区处存在拉应力和剪应力集中现象;天然骨料弹性模量增大,应力集中现象愈加明显,界面过渡区弹性模量增大,应力集中现象则逐渐减弱,老砂浆弹性模量增大应力集中特征变化不大.

微波加热法增强再生粗骨料性能的试验研究

为了获取更优的再生粗骨料老旧砂浆的去除方法,试验研究了微波加热功率、加热-水冷循环次数及冷却方式等不同处理技术去除再生粗骨料表面老旧砂浆的效果和对再生粗骨料性能的影响,并对再生粗骨料表面老旧砂浆的去除方法进行优化,探究在此基础上制备的再生混凝土的力学性能。结果表明:微波加热功率、加热-水冷循环次数及冷却方式是影响再生粗骨料表面老旧砂浆去除效果的主要因素;基于能量利用最大化及经济性考虑,选取中等微波功率(960 W)下微波加热-水冷循环10次为最优方案,经过该方案处理过的再生粗骨料老旧砂浆去除率较未处理的再生粗骨料提高了17.7%;用该骨料制备的再生混凝土,在取代率为25%时,混凝土强度有一定的提高。

混凝土再生粗骨料改性方法综述

随着我国城镇化率持续升高,老旧小区拆迁维修项目增加,建筑垃圾的年产量始终保持高速增长,但建筑垃圾资源化利用率始终处于低水平。再生骨料表面附着的大量旧水泥砂浆是影响建筑垃圾资源化利用的首要问题,它不仅增大了再生粗骨料吸水率,而且增加了再生混凝土内弱界面过渡区的数量,这些薄弱界面对再生混凝土的性能存在巨大影响。本文从去除旧水泥砂浆以及增强再生混凝土界面强度两方面分别介绍不同的改性方法,分析其优缺点、适用性以及环境经济效益等。目前,多数改性方法还处于实验室研究阶段,但仍需进一步研究确定处理再生骨料的最佳方法,同时需要考虑经济以及环境成本,争取早日实现再生骨料的商业化利用,实现建筑垃圾资源化的社会目标。