预置轻骨料混凝土与普通轻骨料混凝土的性能对比

研究了相近强度等级(LC40)下预置轻骨料混凝土与普通轻骨料混凝土的物理性能与耐久性能。结果表明:相同强度等级下,预置轻骨料混凝土密度较普通轻骨料混凝土降低约200 kg/m^(3);同时具有更好的匀质性(上下质量差仅为0.14%,普通轻骨料混凝土为1.68%)与体积稳定性(干缩为普通轻骨料混凝土的1/3)。但由于轻骨料自身强度与弹性模量低,相同强度等级预置轻骨料混凝土的脆性增大,抗折强度与弹性模量降低;并且大量轻骨料堆积提供水分与离子传输通道,抗氯离子扩散性能以及抗冻性能也会降低。

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。

不同纤维对高强轻骨料混凝土力学性能影响及微观机理研究

为改善高强轻骨料混凝土的力学性能和弯曲韧性,研究了玄武岩纤维、细聚乙烯醇纤维、仿钢纤维、聚丙烯纤维和粗聚乙烯醇纤维的掺入对高强轻骨料混凝土抗压强度、劈裂抗拉强度和抗弯强度的影响规律。通过4点弯曲试验获取荷载-挠度曲线,基于韧性指标对比分析了5种纤维对高强轻骨料混凝土弯曲韧性的影响。通过扫描电子显微镜观察纤维破坏前后的表面微观形貌,阐释了不同纤维的增强增韧机理。研究结果表明:掺入纤维对高强轻骨料混凝土的力学性能均有提升,主要提升高强轻骨料混凝土的抗拉性能和弯曲韧性。粗聚乙烯醇纤维提升劈裂抗拉强度和抗弯强度程度最大,分别提高了83%和220%,使高强轻骨料混凝土破坏由脆性转为高延性。纤维对高强轻骨料混凝土抗拉性能和韧性的提升与纤维表面损伤程度成正比。

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。

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。

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。

火山渣粒径和DPS掺量对轻骨料混凝土性能的影响

以火山渣作为粗骨料制备了轻骨料混凝土,研究了火山渣粒径(4.75~9.50、4.75~19.00、4.75~26.00 mm)对轻骨料混凝土坍落度、吸水率和抗压强度的影响,优选出了最佳火山渣粒径。在此基础上,研究了渗透结晶型无机防水剂(DPS)的掺量(0、0.6%、0.8%、1.0%)对轻骨料混凝土性能的影响,并分析了其作用机理。结果表明:随着火山渣粒径的增大,轻骨料混凝土的坍落度降低,吸水率增大,抗压强度先增大后减小,最佳火山渣粒径为4.75~19.00 mm;随着DPS掺量的增加,轻骨料混凝土的坍落度和吸水率降低,抗压强度增大;掺入适量DPS可以有效提高混凝土基体的密实度,从而改善混凝土的性能。

轻骨料混凝土的研究进展与应用前景

介绍了轻骨料混凝土的特性,分析了轻骨料配合比设计方法,综述了国内外近年来不同轻骨料混凝土受各因素影响的性能研究进展,探究了轻骨料混凝土的微观表象,指出了轻骨料混凝土存在的如工作性较差、可泵送性易受阻等缺陷不足,给出了合理建议,对轻骨料混凝土的未来发展方向和应用前景做出了展望。

碳纤维轻骨料混凝土高温后动态压缩性能研究

目前针对碳纤维轻骨料混凝土在高温作用后的力学性能研究匮乏,考虑到火灾伴随的冲击和爆炸荷载对结构的破坏,采用直径74 mm的分离式霍普金森压杆(SHPB)装置,对轻骨料混凝土(LWAC)进行了动态压缩试验,研究了温度和碳纤维含量对LWAC动态压缩性能的影响,并通过SEM扫描电镜揭示了高温对LWAC微观结构的影响。结果表明:碳纤维掺量的增加提高了LWAC的静态抗压强度,而高温对其静态抗压强度具有劣化作用,纤维的掺入能够在一定程度上阻止高温强度劣化。LWAC的应力-应变曲线随着温度的升高趋于扁平,动态抗压强度降低而峰值应变和极限应变增大,动态抗压强度、峰值应变和极限应变随着碳纤维掺量的增加均出现先增大后减小的趋势。不同温度作用和碳纤维掺量下LWAC试样的DIF随应变率的增加呈线性增加,普通LWAC试件比碳纤维LWAC试样的速率敏感性更高。高温最初改善了LWAC的内部微观结构,但随着温度持续升高,试样内部微观结构严重劣化。

3D打印粗骨料混凝土的研究进展及应用

混凝土3D打印近年来备受瞩目,3D打印混凝土也迅速发展,但目前大多数的3D打印的混合料中只有细集料,最大尺寸仅为4 mm。由于混合料中缺少粗骨料,水泥成分较多,导致混凝土成本增加,减少了固废利用,资源消耗多,造成了巨大的环境负担。3D打印粗骨料混凝土不仅减少了水泥用量和碳排放、降低施工成本,还可以回收建筑固体废物。此外增加粗骨料的掺量还可以使混凝土的水化热收缩明显降低,体积稳定性提高。分析粗骨料掺入对其可打印性、流变性、可挤出性、可建造性、力学各向异性及耐久性的影响,介绍了3D打印粗骨料的建造应用。

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。

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。

轻骨料混凝土的研究现状分析及定义探讨

首先对轻骨料混凝土的发展历史和最新研究成果进行了介绍;在此基础之上,对我国在"轻骨料混凝土"名称的应用上存在的一些问题进行了分析,并指出产生这些问题的主要原因是由"轻骨料混凝土"定义的不完善造成的;最后给出了"轻骨料混凝土"的新定义供相关研究人员参考和指正。

基于性能需求的机制骨料混凝土配合比设计

基于Dinger-Funk级配理论提出了机制骨料级配设计方法,通过修正Bolomey公式明确了适用于机制骨料混凝土的强度-水胶比关系;通过引入裹浆厚度概念建立了骨料与浆体之间的体积关系,并将机制砂中的石粉视作浆体组成,建立了机制骨料混凝土的配合比设计方法并进行了验证.结果表明:混凝土的工作性可以通过裹浆厚度来加以调控;混凝土的抗压强度和氯离子扩散系数与裹浆厚度无明显相关性,可以通过水胶比来加以调控;本文提出的配合比设计方法可以定量设计满足不同性能需求的机制骨料混凝土.

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。

混杂纤维高强轻骨料混凝土单轴受压试验研究

为了改善高强轻骨料混凝土(HSLC)的脆性破坏特征,采用钢纤维(SF)和聚丙烯纤维(PF)对HSLC进行增强,通过单轴受压试验研究两种纤维对HSLC单轴受压性能的影响。结果表明:SF和PF的体积掺量分别为2.0%和0.2%时具有最优的混杂效应,应力-应变曲线拐点处应力和收敛点处应变较单掺SF时分别提高了10.0%和56.5%,较单掺PF时分别提高了99.1%和150%;混杂纤维使HSLC的峰值应力、峰值应变和弹性模量最高分别提升了19.0%、1.20%和16.9%。最后,基于试验数据,提出了考虑两种纤维混杂效应的峰值应力、峰值应变和弹性模量的计算公式,建立了双参数混杂纤维增强HSLC的单轴受压本构模型,并且其与试验曲线吻合较好。该研究结果可为纤维增强HSLC的结构设计提供理论参考。

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.

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。