自密实再生块体混凝土直剪性能试验研究

对29个尺寸为300 mm×300 mm×600 mm的自密实再生块体混凝土棱柱体试件开展直剪性能和单轴受压性能试验研究。探讨了废旧混凝土块体取代率及特征尺寸对自密实再生块体混凝土的直剪强度、抗压强度的影响,并进一步分析了自密实再生块体混凝土棱柱体的直剪强度与抗压强度之间的关系。试验表明:自密实再生块体混凝土内新混凝土与废旧混凝土粘结良好;当自密实再生块体混凝土中的自密实混凝土强度高于废旧混凝土块体强度时,试件的直剪性能会由于废旧混凝土块体的取代率的增加而劣化;特征尺寸比介于0.22~0.44时,块体的特征尺寸对自密实再生块体混凝土直剪强度和抗压强度的影响不明显,可以近似忽略;自密实再生块体混凝土的剪压比随废旧混凝土块体取代率和特征尺寸均无显著变化,其值近似为0.1。基于试验结果,提出了棱柱体自密实再生块体混凝土试件的直剪强度计算公式,建立了直剪强度测试值与抗压强度计算值之间的关系,计算结果与试验值吻合良好。

高强自密实再生块体混凝土单轴受压声发射特性

为研究高强自密实再生块体混凝土单轴受压声发射特性,对取代率分别为0%,10%,20%的立方体混凝土试块进行轴心受压试验.将受压破坏过程分为4个阶段,引入活跃系数对能量进行分析,并通过b值-能量分析判断裂纹的开展程度和试块的损伤情况.结果表明:随着取代率的提高,峰值应力前声发射活动强度显著增加,能量越早出现爆炸性增长;活跃系数随应力进程先升高后降低,活跃系数可作为混凝土是否适合继续服役的判断标准;通过b值-能量分析能够准确地判断裂纹的开展程度和试块的损伤情况.

粉煤灰掺量对全再生自密实混凝土工作性能与力学性能的影响

本文使用再生粗骨料全部替代天然粗骨料,用粉煤灰分别替代20%、30%、40%、50%和70%(质量分数)水泥,制备了不同水胶比(0.36、0.40和0.45)的全再生自密实混凝土,通过抗折强度试验和抗压强度试验,分析了粉煤灰掺量和水胶比对全再生自密实混凝土性能的影响规律,得到了粉煤灰的合理掺量,提出了适用于全再生自密实混凝土抗折强度的计算公式。结果表明:当粉煤灰掺量由20%增至40%时,所有全再生自密实混凝土拌合物的坍落扩展度呈先增加后降低趋势,且均表现出良好的间隙通过能力,但混凝土拌合物扩展时间T_(500)受粉煤灰的影响不显著;随着粉煤灰掺量增加,全再生自密实混凝土的抗压强度和抗折强度均呈先增加后降低趋势,抗折强度受粉煤灰掺量的影响程度要高于抗压强度;全再生自密实混凝土抗压强度和抗折强度受水胶比的影响程度相同;综合粉煤灰掺量对全再生自密实混凝土工作性能和力学性能的影响,建议粉煤灰对水泥的取代率为30%。

大掺量矿物掺合料再生自密实混凝土力学性能及微观结构研究

采用再生粗骨料代替天然粗骨料、矿物掺合料代替水泥制备了9组再生自密实混凝土(RA-SCC)。研究了再生粗骨料和矿物掺合料对RA-SCC立方体抗压强度、轴心抗压强度和弹性模量的影响。通过对大量试验结果的回归分析,提出RA-SCC的龄期强度计算式和弹性模量计算式。此外,采用扫描电镜和X射线衍射对RA-SCC的微观结构进行研究。研究结果表明通过掺加20%粉煤灰、20%粒化高炉矿渣粉和10%硅灰可以有效弥补再生粗骨料对RA-SCC力学性能的不利影响。龄期-强度计算式和弹性模量计算式的预测值与实测值吻合较好。微观结构分析证实了RA-SCC力学性能改善的原因,主要归因于粉煤灰、粒化高炉矿渣粉和硅灰组合的火山灰反应显著提高了再生粗骨料-水泥石界面过渡区的质量以及水泥石基体的密实性。

自密实全再生混凝土单轴受压性能及强度指标换算关系研究

为深入了解自密实全再生混凝土单轴受压力学性能,以水胶比(0.36、0.40、0.45)与粉煤灰掺量(20%、30%、40%、50%、70%)为变化参数,设计并制作11组(共99个)自密实全再生混凝土试件对其立方体抗压强度、轴心抗压强度和弹性模量进行试验研究,观察试件受压破坏过程及破坏形态,获取各力学性能指标的变化趋势,基于试验结果及现有文献成果,建立强度指标换算关系,并提出自密实全再生混凝土的本构方程。研究表明:自密实全再生混凝土受压破坏过程及破坏形态与普通混凝土相似,总体上自密实全再生混凝土立方体抗压强度、轴心抗压强度及弹性模量随水胶比、粉煤灰掺量的增加而降低,所提计算式可较好预测自密实全再生混凝土的单轴受压性能指标及本构关系。

风积沙再生骨料自密实混凝土抗渗透性能研究

对风积沙及再生骨料对自密实混凝土的抗渗透性能影响规律进行了研究,使用风积沙取代率为20%、40%、60%,再生骨料取代率为25%、50%、75%制备自密实混凝土,对其工作性能、抗压强度及抗渗性能进行试验研究,结果表明:风积沙掺入可以填充再生骨料与混凝土中微小孔隙,同时再生骨料具有一定活性,可以帮助混凝土进一步水化,两者适量掺入可使自密实混凝土更加密实,抗渗透性能提高。

再生大骨料-自密实砂浆混凝土力学性能分析

为了研究再生骨料粒径、再生骨料强度和自密实砂浆强度对其力学性能的影响,运用ABAQUS对再生大骨料-自密实砂浆堆石混凝土试件单轴抗压试验进行细观模拟,对比了试验值、模拟值,并对模型的合理性进行验证.结果表明:以再生骨料粒径、再生骨料配制强度以及自密实砂浆配制强度为变量,采用二维正五边形的随机骨料模型进行单轴受压分析,研究上述三个因素对再生大骨料-自密实砂浆混凝土轴心抗压强度的影响,模拟结果与实验结果吻合度较好,进一步验证了细观模型的合理性.

自密实再生混凝土与带肋钢筋间的黏结性能

为研究自密实再生混凝土(RASCC)与带肋钢筋的黏结性能,设计了18组试件,通过中心拉拔试验研究混凝土强度、钢筋直径、黏结长度和保护层厚度对黏结性能的影响。研究表明:RASCC与带肋钢筋的黏结强度随混凝土抗压强度呈指数型增长,随劈拉强度呈线性增长,随钢筋直径和黏结长度均呈抛物线型增长,随保护层厚度的增加呈先增大后稳定的趋势。基于试验结果,提出了RASCC与带肋钢筋的黏结强度和临界锚固长度计算公式,建立了RASCC与带肋钢筋的黏结-滑移本构模型。

再生细骨料自密实混凝土试验研究

基于全计算法配合比设计方法设计了再生细骨料自密实混凝土的配合比。通过研究其工作性能,在满足工作性能的情况下,确定最终配合比,并对力学性能进行了测试。试验结果表明,通过合理调整砂率和外加剂的用量,能够利用建筑垃圾再生细骨料制备出满足要求的自密实混凝土;短龄期的再生细骨料自密实混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度要低于普通天然砂自密实混凝土,但经过长龄期标准养护后,再生细骨料自密实混凝土的强度和强度增长率均有提高。在90 d龄期下,再生细骨料自密实混凝土基本接近普通混凝土。

再生大骨料-自密实砂浆堆石混凝土力学性能研究

为研究再生大骨料粒径、原始强度和自密实砂浆强度对再生大骨料-自密实砂浆堆石混凝土力学性能的影响,采用压力机对7组不同再生大骨料-自密实砂浆堆石混凝土试块进行了一系列试验研究。结果表明:自密实砂浆能够充分填充更小骨料粒径构成的堆石体,骨料粒径由100 mm降至60 mm时,自密实砂浆仍可充分地填充堆石体,其立方体抗压强度仅下降5.97%,而轴心抗压强度与劈裂抗拉强度的降幅均在可行范围内,侧面反映出自密实砂浆可填充再生大骨料堆石体且效果显著;在再生大骨料-自密实砂浆混凝土棱柱体轴心受压的应力-应变关系中,再生大骨料-自密实砂浆堆石混凝土的强度、静态弹性模量和峰值压应变均与骨料粒径、自密实砂浆强度和再生骨料原始强度呈正相关,再生骨料粒径的影响小于再生骨料原始强度和自密实砂浆强度的影响;通过拟合提出的再生大骨料-自密实砂浆堆石混凝土的强度计算公式和单轴受压多项式型本构模型、有理分式型本构模型计算结果与实测值吻合度良好。

再生块体/骨料混凝土中不同界面的碳化性能及孔隙特征

科学把握再生块体/骨料混凝土的耐久性能,是促进该类混凝土工程应用的基础前提。为揭示再生块体/骨料混凝土中石子-砂浆界面、新砂浆-旧砂浆界面的碳化性能,开展了这2类界面以及砂浆基体的快速碳化对比试验,并对新砂浆-旧砂浆界面及其附近的孔隙率进行了背散射电子图像分析。研究发现:无论是石片-砂浆试件还是砂浆-砂浆试件,界面处的碳化深度都大于砂浆基体,且越靠近界面的部位碳化程度也相对越大,呈现出较明显的二维碳化叠加现象;石片-砂浆试件的界面碳化深度为26~46 mm,而砂浆-砂浆试件的界面碳化深度仅为7~15 mm,即与新砂浆-旧砂浆界面相比,石子-砂浆界面的碳化深度明显更大,是抗碳化能力更弱的一类界面;新砂浆的水灰比对新砂浆-旧砂浆界面的碳化性能影响较大,相关的碳化深度降幅介于15%~52%之间,而旧砂浆水灰比对该类界面的碳化性能影响不明显;新砂浆水灰比一定时,新砂浆-旧砂浆界面的孔隙率随着旧砂浆水灰比的改变几乎没有变化,而旧砂浆水灰比一定时,该类界面的孔隙率随着新砂浆水灰比的减小明显降低。实际工程中,通过控制新砂浆的水灰比,可有效改善新砂浆-旧砂浆界面的抗碳化性能。

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.

冻融环境下再生粗骨料对聚丙烯纤维增强自密实混凝土轴心抗压力学性能的影响

采用快速冻融法研究再生粗骨料(RCA)替代率对聚丙烯纤维增强自密实混凝土(PPF-SCC)抗冻性能的影响。结果表明:随冻融循环次数的增加,两组混凝土的试件表面变得逐渐粗糙,受压破坏后试件完整性降低,质量损失率和动弹性模量损失率增大,超声波波速损失率及轴心抗压强度减小,应力-应变曲线的上升段下凹,下降段则逐趋扁平。曲线偏离纵轴方向,其与横轴包围的面积减小,相对峰值应力减小应变则增大,弹性模量减小,泊松比减小,单轴抗压本构模型控制参数a减小b增大。在相同冻融循环次数时,未掺RCA的普通PPF-SCC抗冻性能更好。基于动弹性模量损伤对两组PPF-SCC建立冻融损伤模型并进行寿命预测,可为再生混凝土在寒冷地带的工程应用提供理论支撑。

圆钢管再生镍铁渣混凝土柱冲击性能试验

为研究掺镍铁渣钢管再生混凝土柱抗冲击性能,以粗骨料替代率、轴压比、落锤质量及冲击能量为变化参数,设计并制作了11根圆钢管再生混凝土柱。通过落锤冲击试验,得到了试件的破坏形态、位移时程曲线及冲击力时程曲线,研究了轴压比、粗骨料取代率、冲击能量和落锤质量对钢管再生混凝土柱侧向冲击性能的影响。结果表明:钢管再生混凝土柱抗冲击性能良好,能量吸收率基本恒定在67%左右;与取代率为0%相比,再生粗骨料取代率为30%时,试件跨中挠度平均降低8.9%;再生粗骨料取代率为70%时,试件跨中挠度平均降低11.4%;随着冲击能量的增加,试件跨中残余位移显著增大;轴压比在0~0.4以内,轴向力对钢管再生混凝土抗冲击性能有提高作用;落锤质量由330 kg增加至430 kg,冲击持续时间增加16%;套箍系数增大,跨中挠度减小。

再生块体混凝土叠合板应用的研究

将再生块体混凝土技术应用于叠合板中可进一步推进“绿色建筑”的发展。开展了2个预制底板试件和2个叠合板试件的足尺抗弯试验,分别研究了再生块体在施工阶段和使用阶段对抗弯性能的影响。建立了预制底板的有限元模型,对再生块体取代率、尺寸和分布等参数进行了分析。结果表明,当再生块体混凝土的抗压强度不低于普通混凝土的抗压强度时,再生块体混凝土叠合板在施工和使用阶段均具有不弱于普通混凝土叠合板的抗弯性能;在施工阶段,凸出板面的再生块体使截面的中性轴上移,提高了试件的抗弯刚度和抗弯承载力;在使用阶段,再生块体的加入对抗弯性能的影响不显著。在预制构件厂现有的生产线上完成了30块再生块体混凝土预制底板的生产,并已应用于实际工程。

大掺量矿物掺合料再生自密实混凝土的力学性能

采用再生混凝土骨料替代天然骨料,工业废料替代水泥,制备了生态型再生自密实混凝土(RA-SCC)。对3种水胶比(0.35、0.39和0.45),2种再生粗骨料取代率(50%、100%)和2种矿物掺和料取代率(50%、75%)共23个RA-SCC试件的力学性能进行试验研究。采用坍落扩展度和J环扩展度试验分析新拌混凝土的填充性能、通过性能、黏性,通过筛析法分析混凝土的抗离析性能。基于Matlab非线性数值计算,分析硬化混凝土的抗压强度和弹性模量;此外,利用扫描电镜成像技术,对RA-SCC的微观结构进行分析;同时,研究了不同再生骨料处理方法对力学性能的影响。结果表明:大掺量矿物掺合料RA-SCC具有良好的工作性能;再生混凝土骨料降低了混凝土的抗压强度和弹性模量;复掺不同粒径粉煤灰、矿渣、硅灰可以弥补再生粗骨料的不利影响,有效提高了RA-SCC的抗压强度和弹性模量;复掺矿物掺合料提高了RA-SCC的水泥石基体和界面过渡区的密实性,从而提高了RA-SCC的力学性能。通过对试验结果的回归分析,提出了RA-SCC的抗压强度和弹性模量计算公式。研究成果既有助于降低对水泥和砂石等不可再生自然资源的消耗,又可降低建筑及工业垃圾的处理难度,具有明显的经济和社会效益。

再生骨料在自密实混凝土中的应用发展综述

综述了国内外再生骨料(RA)在自密实混凝土(SCC)中的研究现状,并对再生自密实混凝土(RSCC)的性能进行了总结和评述。介绍了有关新拌RSCC流动性,硬化后RSCC力学性能(抗压强度、劈裂抗拉强度、弯曲强度),以及RSCC的耐久性能和长期性能等的相关研究成果。研究表明:掺入RA替代一定量的天然骨料(NA)可以制备出性能优良的RSCC;通过改善RA性能及配合使用一些矿物掺合料,可以优化RSCC的流动性能和力学性能;RSCC的有效利用有助于资源优化、环境可持续发展。

再生骨料自密实混凝土力学与长期性能研究

为了研究再生骨料对自密实混凝土力学和长期性能的影响规律,以再生骨料的掺量与级配为变量,制备了4种不同配合比的自密实混凝土拌合物,对其抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度进行了测试,并对其孔径分布和长期徐变行为机理进行了分析。结果表明:采用再生骨料制备自密实混凝土是可行的,适当掺入再生骨料不会显著影响自密实混凝土的和易性和间隙通过性。在适当的再生骨料取代率下,自密实混凝土的力学性能可以等于甚至高于对照组;自密实混凝土的微观结构受再生骨料的掺量和级配的影响显著,这造成了混凝土中微孔、介孔和大孔数量的显著差异,进而影响了其短期的新拌性能和长期的收缩应力及徐变行为。

再生骨料自密实混凝土的工作性能和耐久性分析

采用黏土砖再生细骨料和混凝土再生细骨料单一和同时替代河砂的方式制备再生骨料自密实混凝土,再生细骨料替代比分别为0%、25%、50%、75%和100%。通过工作性能测试以及标准养护28 d后的强度特性、抗硫酸盐侵蚀和抗氯离子渗透测试对再生骨料自密实混凝土工作性能和耐久性进行了研究。结果表明,采用再生细骨料替代天然细骨料会降低试样的抗压强度,但RBFG和DRFG试样的抗压强度仍然大于30 MPa;适量的再生细骨料(25%~50%)可以在一定程度上提高试样的抗折强度;电阻率和超声波速随着硫酸盐浸泡时间和再生细骨料替代比的增大呈下降的趋势,这表明掺入再生细骨料会对混凝土的耐久性产生不利影响,相比之下,RBFG试样的抗硫酸盐侵蚀性能最好;电流和电通量则随着氯离子渗透时间和再生细骨料替代比的增加呈上升的趋势,其中RBFG试样的抗氯离子渗透性能最佳。

早龄期再生块体混凝土抗压性能试验研究

分别探讨了龄期和不同取代率对再生块体混凝土抗压性能的影响,其中包括立方体抗压强度、圆柱体抗压强度、弹性模量和应力-应变曲线。结果表明:当再生块体取代率不高于30%时,不同龄期下立方体、圆柱体试件抗压强度均随再生块体取代率增大而提高。特别是当龄期为1 d时,最大增长幅度达到79%。此外,再生块体的掺入也能提高早龄期弹性模量。基于试验结果,得到了再生块体混凝土早龄期抗压强度的预测式。最后,通过研究再生块体混凝土微观结构随龄期增长的发展情况可知,再生块体旧水泥石-骨料界面过渡区是再生块体混凝土的最薄弱环节。