Prediction Model-based Multi-objective Optimization for Mix-ratio Design of Recycled Aggregate Concrete

The prediction model for mechanical properties of RAC was established through the Bayesian optimization-based Gaussian process regression(BO-GPR)method,where the input variables in BO-GPR model depend on the mix ratio of concrete.Then the compressive strength prediction model,the material cost,and environmental factors were simultaneously considered as objectives,while a multi-objective gray wolf optimization algorithm was developed for finding the optimal mix ratio.A total of 730 RAC datasets were used for training and testing the predication model,while the optimal design method for mix ratio was verified through RAC experiments.The experimental results show that the predicted,testing,and expected compressive strengths are nearly consistent,illustrating the effectiveness of the proposed method.

不同粗骨料取代率下粉煤灰再生混凝土的力学性能研究

为探讨不同再生粗骨料取代率下粉煤灰对再生混凝土力学性能的影响,以及再生混凝土抗折强度与再生粗骨料取代率、水胶比之间的关系,以RC30设计强度等级为基础设计了16组配合比,制作了96块再生混凝土试块,主要进行了再生混凝土的抗压强度试验和抗折强度试验。得出如下结论:随粉煤灰掺量的增加,不同再生粗骨料取代率,抗压强度变化规律有所不同;再生粗骨料取代率为0、30%和40%时,抗压强度随粉煤灰掺量的增加整体呈下降趋势;而当再生粗骨料取代率为50%时,随粉煤灰掺量的增加,抗压强度先减小后增大。粉煤灰掺量大于20%时,天然骨料混凝土的抗压强度急剧下降,而再生骨料混凝土的抗压强度降低幅度均较小,大掺量粉煤灰在再生混凝土中或将有更大的应用空间。通过观察抗折强度试件破坏断面,分析再生混凝土变形破坏特征。粉煤灰的掺入提高了天然骨料混凝土的抗折强度,且掺量为20%强度最高。再生粗骨料取代率为30%时,随粉煤灰掺量变化抗折强度整体呈下降趋势,但下降幅度很小;再生粗骨料取代率为40%和50%时,呈先减后增再减的趋势。天然骨料混凝土的折压比随粉煤灰掺量的增加而提高;再生混凝土折压比随粉煤灰掺量的变化趋势与抗折强度一致,但变化幅度略小。粉煤灰对再生混凝土抗折强度的影响大于抗压强度;再生粗骨料取代率为30%,粉煤灰掺量为10%为较优掺量。提出再生混凝土抗折强度预测式。

粗骨料取代率对机制砂再生混凝土高温性能的影响

为探究不同粗骨料取代率对机制砂再生混凝土(RCM)高温性能的影响,以不同粗骨料取代率(0%、20%、40%、60%、80%、100%,质量分数)制备RCM并研究其单面受高温后的表面形貌、质量损失率、抗压强度、荷载变形曲线及微观形貌。结果表明,粗骨料取代率在40%~60%时,在低于600℃的高温试验下RCM表现良好。当温度在200℃时,各组试块表面形貌变化不大,质量损失率较小,抗压强度略微上升;当温度在400℃时,各组试块表面开始出现裂缝,质量损失率为4.35%~6.47%,抗压强度开始下降,此时粗骨料取代率影响不大;当温度达到600℃时,表面形貌变化明显,质量损失率上升到6.42%~8.70%,抗压强度最终降低到基准强度的80%左右,此时粗骨料取代率在40%~60%的试块表现良好;当温度达到800℃时,各组试块表面形貌变化进一步加剧,粗骨料取代率大于60%的试块受影响非常明显,同时各类性能参数表明混凝土已完全丧失工作性能。

含粗骨料超高性能混凝土力学性能试验研究

在超高性能混凝土(UHPC)中添加粗骨料是为了在获得优异的力学性能基础上,大幅降低生产成本,使其更容易被市场采纳。本文对UHPC-CA配合比中浆骨比、砂率、粗骨料种类及减水剂品种等因素进行调整,通过不同龄期抗压强度对比以及微观角度分析,探索各因素对UHPC-CA力学性能的影响。

再生粗骨料混凝土抗压强度尺寸效应的试验研究

通过掺量25%、50%、75%、100%的再生粗骨料制备强度等级为C30、C45和C60的立方体抗压强度试验,研究了不同再生粗骨料掺量、不同强度等级的再生混凝土试件尺寸效应(边长分别为100 mm、150 mm和200 mm)。试验表明:因再生粗骨料表面具有砂浆属性,与天然骨料在抗压尺寸效应上略有区别,但规律保持一致,随着强度等级和再生粗骨料掺量的不断增加,再生混凝土抗压强度尺寸效应愈发明显,其中掺量100%的C60再生混凝土抗压强度尺寸效应系数极值最大。

再生混凝土基本力学性能试验及应力应变本构关系

以设计强度为C30的废弃混凝土为再生粗骨料制备再生混凝土试件,其中66个标准棱柱体试件和33个150mm×150mm×550mm棱柱体试件,分别进行棱柱体抗压强度、抗折强度、弹性模量及泊松比试验,研究了不同再生粗骨料取代率下再生混凝土的基本物理力学性能,提出了再生混凝土应力-应变本构方程.结果表明:随着再生粗骨料取代率的增加,标准龄期再生混凝土棱柱体抗压强度略有提高,其应力-应变全过程曲线的形状与普通混凝土相似,在曲线的上升段,再生粗骨料混凝土的曲线与天然骨料混凝土基本重合,但在下降段,则再生混凝土的曲线变得更为陡峭;标准龄期的同批次再生混凝土抗折强度与棱柱体抗压强度的比值约为0.12,棱柱体抗压强度与其立方体抗压强度的平均比值为0.87;再生粗骨料取代率对再生混凝土的强度指标影响不大,各种取代率再生混凝土的抗折强度和棱柱体抗压强度与天然骨料混凝土实测值接近;对同批次静置2a的长龄期再生混凝土所测棱柱体抗压强度较标准龄期实测值有较大幅度提高,增大值为16.87%;长龄期再生混凝土的弹性模量较普通混凝土有较大提升,但泊松比的变化不明显,其值相对稳定,且在高取代率时其泊松比数值比普通混凝土有所降低.

再生混凝土的抗压强度研究

设计并完成了 2 6 4块再生混凝土立方体试块抗压强度试验 ,系统地研究了再生混凝土的抗压强度与再生粗骨料取代率、水灰比、龄期以及表观密度之间的关系 .通过对比分析 ,得到如下结论 :再生粗骨料的取代率对再生混凝土各龄期抗压强度影响很大 ;再生粗骨料取代率不同 ,再生混凝土抗压强度与水灰比的关系不尽相同 ;再生混凝土的抗压强度的发展规律不同于天然混凝土 ;再生混凝土的抗压强度与其密度之间基本上为线性关系 ;通过调整水灰比可以使再生混凝土获得满足设计要求的抗压强度 .最后结合试验结果给出了各种再生粗骨料取代率时能够达到设计强度为 30MPa的水灰比 .

基于需水量比和强度比的再生粗骨料分类方法

我国尚无再生骨料的技术标准,因此,研究再生粗骨料分类方法、制定再生粗骨料的技术标准,对于推动再生混凝土产业化具有重要意义.通过对再生粗骨料与普通粗骨料制备的混凝土工作性和强度的试验研究,首次提出了需水量比和强度比的概念,并给出了相应的试验方法.结果表明,需水量比和强度比两项指标能够很好地反映再生粗骨料与普通粗骨料之间的性能差异.基于上述指标,可将再生粗骨料分成3个等级,以保证再生混凝土满足在不同领域应用的性能要求.

再生粗骨料对混凝土收缩性能影响的试验研究

为了探讨混凝土抗压强度和收缩与再生粗骨料取代率之间的关系,研究了再生粗骨料取代率为30%、40%、50%和70%混凝土的28 d立方体抗压强度和自收缩、干燥收缩的变化趋势,并建立了自收缩和干燥收缩与取代率和龄期之间的函数关系。结果表明:改变再生粗骨料的取代率,混凝土抗压强度呈三次抛物线变化,在取代率为50%时混凝土抗压强度取得最大值;再生混凝土的自收缩、总收缩和干燥收缩与普通混凝土变化趋势相同,在龄期3 d前发展较快,龄期7 d后相对趋于平缓;再生混凝土的收缩变形随再生粗骨料取代率的增加而逐渐增大,且在龄期28 d时再生混凝土各个取代率的干燥收缩增长幅度都大于自收缩。

再生粗骨料预湿状态对混凝土抗压强度的影响

为了探究再生粗骨料预湿率对混凝土抗压强度的影响,本文采用人工预湿再生粗骨料的方法改变再生粗骨料的预湿状态,通过比较混凝土的抗压强度,研究再生粗骨料预湿率对保温混凝土和再生混凝土抗压强度的影响规律。研究结果表明,再生粗骨料取代率为50%时,再生保温混凝土和再生混凝土的抗压强度随着再生粗骨料预湿率的增加而降低,且再生混凝土的下降幅度大于再生保温混凝土;再生粗骨料取代率为100%时,再生保温混凝土和再生混凝土的抗压强度随着再生粗骨料的预湿率的增加而提高,且再生保温混凝土的上升幅度远大于再生混凝土。

基于BP神经网络的再生保温混凝土抗压强度预测

通过研究再生粗骨料取代率、水灰比对再生保温混凝土抗压强度的影响,建立了以再生粗骨料取代率、水灰比以及混凝土表观密度为因子的BP神经网络预测模型,旨在通过这三种因子的测量对再生保温混凝土28 d抗压强度进行预测。试验研究表明,当再生粗骨料取代率为50%时,再生保温混凝土抗压强度与混凝土拌合物表观密度近似成线性关系,抗压强度随着水灰比的增大而降低;当取代率为100%时,抗压强度与表观密度为非线性关系,抗压强度随表观密度的增大而增大,随水灰比的增加而增加。建立的三因子BP神经网络模型的预测值与实际值的误差在3%以内,可用于再生保温混凝土的抗压强度预测。

高强再生骨料混凝土的配制及性能研究

采用再生粗骨料配制强度在50MPa或更大的高强再生骨料混凝土,并对其变形能力和耐久性进行测定,为高强再生骨料混凝土在工程上的应用提供理论和实验基础。通过一系列的抗压实验确定再生粗骨料的强度极限,并通过对水灰比的调整,使配制的高强再生骨料混凝土在强度上达到设计值,并以再生粗骨料取代率为0、30%、50%、80%和100%的高强再生骨料混凝土为研究对象进行实验。当再生粗骨料取代率为30%时,对再生混凝土的强度影响不大;之后混凝土强度随再生骨料的增加而降低。高强再生骨料混凝土与天然混凝土在耐久性上具有相似的性能,可以将高强再生混凝土应用于工程中。

再生粗骨料取代率对再生保温混凝土抗压强度离散性影响

对再生保温混凝土(简称为RATIC)的抗压强度和抗压强度离散性的规律进行了分析。通过改变RATIC中再生粗骨料的取代率,对比分析不同再生粗骨料取代率对RATIC的抗压强度和离散性的影响;并且探索出其相应的规律。以再生粗骨料不同取代率为基础的研究试验发现:当再生粗骨料取代率为30%时,RATIC抗压强度相对于取代率为0%的保温混凝土的抗压强度值没有发生显著变化;当再生粗骨料取代率在30%以上时,随着再生粗骨料取代率的增加,RATIC抗压强度值出现明显下降的现象;当再生粗骨料取代率达到70%时,相对应的RATIC抗压强度出现最低值。与此同时,RATIC在不同再生粗骨料取代率对应下的抗压强度标准差值的波动幅度也较为明显;当再生粗骨料取代率在0~100%时,RATIC的抗压强度标准差在0.97~1.71 MPa之间变化;并且当再生粗骨料取代率为50%时,RATIC抗压强度标准差达到最大值1.71 MPa。

橡胶取代率对再生混凝土基本力学性能的影响

通过改变再生橡胶取代率(5%、10%、15%)、再生粗骨料取代率(50%、100%),对再生混凝土的破坏形态、立方体抗压强度、棱柱体抗压强度以及劈裂抗拉强度进行试验研究。试验结果表明:橡胶颗粒的掺入能提高再生混凝土的延性性能;随着再生橡胶掺量和再生粗骨料增加,混凝土的三个强度值都减小了。

高强再生混凝土应力-应变全曲线试验研究

再生混凝土的本构关系是再生混凝土结构抗震设计与计算的关键问题之一,本构关系确定的试验依据是应力-应变全曲线,但是目前亟待研究的高强再生混凝土应力-应变全曲线的试验很少。为研究高强再生混凝土单轴受压应力-应变本构关系,制备了水胶比为0.32的再生混凝土,试件进行了16个100×100×300mm再生混凝土棱柱体试块的单轴受压应力-应变全曲线试验,分析了再生粗骨料置换率对高强再生混凝土应力-应变本构关系的影响。试验表明:高强再生混凝土应力-应变全曲线下降段脆性明显,再生粗骨料掺量较低时会出现应力台阶;随着再生粗骨料置换率增大,高强再生混凝土强度、弹性模量呈下降趋势,峰值应变小幅度增大,极限应变先增大后减小;拟合了试验所得应力-应变全曲线,效果较好。

寒冷地区再生混凝土抗压强度试验研究

系统地研究了再生粗骨料混凝土的抗压强度与水灰比、粗骨料取代率以及龄期之间的关系。通过与天然粗骨料混凝土进行对比试验分析得出:再生混凝土的抗压强度随龄期的发展规律接近于普通混凝土;再生混凝土的抗压强度与再生粗骨料取代率的关系密切;再生混凝土的抗压强度与水灰比变化的规律不尽一致。

承重墙用再生混凝土空心砌块的配合比设计

利用废弃混凝土加工成的再生骨料制成承重墙用再生混凝土空心砌块。通过正交试验研究再生混凝土砌块配合比中水灰比、再生粗骨料取代率、再生细骨料取代率3个主要因素对其抗压强度的影响规律。试验结果表明,对于多排孔再生混凝土小型空心砌块,选取合适的配合比,强度等级可以达到MU10.0,可作为承重砌块使用。通过试验优化再生混凝土砌块的配合比,可为承重墙用再生混凝土砌块生产和推广提供依据。

钢纤维高强混凝土抗压强度影响因素

通过钢纤维高强混凝土立方体抗压试验,探讨了粗集料最大粒径、水灰比和钢纤维体积率对钢纤维高强混凝土抗压强度的影响。结果表明:钢纤维掺量不同,粗集料最大粒径变化对抗压强度影响趋势不同;随着水灰比的减小,抗压强度逐渐增加;随着钢纤维体的增大,抗压强度逐渐增加。在分析试验结果的基础上,分别建立了水灰比、钢纤维体积率与抗压强度之间的关系式。

多因素影响再生混凝土性能试验研究

研究了水胶比、再生粗骨料取代率及超细掺合料(粉煤灰、矿粉)掺量对再生混凝土性能的影响。试验结果表明,水胶比W/C为0.35、再生粗骨料取代率在50%时,再生混凝土性能较好;而粉煤灰和矿粉双掺可以充分发挥"微骨料效应"和后期"火山灰效应",细化孔隙结构,提高密实度,改善再生混凝土界面过渡区的微观结构。

大坝全级配与湿筛二级配混凝土力学性能试验研究及统计分析

以某大坝工程为研究对象,采用现场浇注成型的试件进行全级配和湿筛二级配混凝土强度试验。试验结果表明,在28 d、90 d、180 d三个龄期时全级配与湿筛二级配混凝土的抗压强度比值最大,劈拉强度比值次之,弹性模量比值最小。而后,结合其它大坝混凝土强度实测试验数据,统计分析了全级配与湿筛二级配混凝土的强度比值关系。分析结果表明,全级配和湿筛二级配混凝土强度比值均服从正态分布,由此分别给出了具有95%保证率的全级配与湿筛二级配混凝土抗压、劈拉强度比值,从而可通过湿筛二级配混凝土强度预测全级配混凝土强度。