硫酸盐环境下再生骨料混凝土的抗冻性能

为了探讨再生骨料混凝土在硫酸盐作用下的抗冻耐久性能,选取再生粗骨料替代率为50％、100％的两组再生混凝土和普通骨料混凝土进行硫酸盐环境中的冻融试验,以质量损失率和相对动弹性模量判别混凝土的抗冻性能.结果表明:质量损失率用于表征再生骨料混凝土的损伤劣化规律具有一定的局限性;相对动弹性模量的变化比较敏感,可以很好的表征再生骨料混凝土的损伤程度;再生骨料混凝土的抗盐冻性能明显低于普通骨料混凝土.以此为基础,建立了Weibull概率函数与冻融损伤度之间的演化方程,演化方程可以很好表述冻融循环次数与相对动弹性模量的变化规律,为后续的分析研究提供了一定借鉴.     

再生粗骨料混凝土抗冻性能研究进展

将再生粗骨料应用于混凝土制备可有效减少原材料生产对生态环境的破坏,还可实现建筑废弃物的再生利用。但由于存在老旧砂浆包裹、原始缺陷较多等问题,再生粗骨料混凝土吸水率较高且薄弱界面较多,抗冻性能较差,对寒冷环境下的混凝土结构产生了极为不利的影响。本文综合分析国内外对再生粗骨料混凝土抗冻性能的研究现状,发现复杂脆弱的界面过渡区是再生粗骨料混凝土承受冻害时的薄弱环节,微裂缝和孔隙的发育使其在冻融循环过程中的性能不断降低。再生混凝土的抗冻性能随着再生粗骨料掺量的增加而加速劣化,再生粗骨料质量掺量应控制在50%以内。质量损失、相对动弹性模量和抗压强度是评价再生混凝土冻融损伤水平的常用指标,质量损失在试验初期会出现负增长情况,相对动弹性模量在有限冻融循环次数下的反应较不敏感,相比之下抗压强度能更好地体现再生粗骨料混凝土的冻融损伤水平。未来,还应对再生混凝土冻融损伤机理进行更加系统深入的研究,探究效果良好的非破坏性试验指标,以及在标准冻融试验的基础上结合特定工程环境对再生混凝土抗冻性能进行具体评价,推动再生粗骨料混凝土更加广泛的应用。     

氯盐冻融耦合作用下再生混凝土损伤劣化规律

为了研究严寒盐渍环境中再生混凝土的损伤劣化规律,制备了再生粗骨料质量替代率为0%、50%、100%的再生混凝土进行氯盐冻融耦合作用下的试验研究,从外观形貌、质量损失率、相对动弹性模量和抗压强度等方面探讨混凝土损伤劣化规律。结果表明,氯盐冻融对再生骨料混凝土的破坏随再生骨料替代率的增加而增大。与冻融循环0次相比,冻融循环200次时100%替代率再生混凝土的质量损失率、相对动弹性模量、相对抗压强度分别下降为6.8%、54.2%、50.5%。建立了以抗压强度损失率为损伤变量的线性演化模型,模型可以较好地表征氯盐冻融作用下再生混凝土的损伤劣化规律,为严寒盐渍地区再生混凝土使用提供理论依据。     

不同冻融介质作用下再生骨料透水混凝土耐久性试验研究

为探索不同冻融介质下再生骨料透水混凝土的冻融耐久性,分别以清水和3.5wt％ NaCl溶液为冻融介质,分析比较了不同冻融环境下再生骨料透水混凝土质量损失、动弹性模量、剩余抗压强度、CT扫描断面平均孔隙率随冻融循环次数的变化规律.试验结果表明,不同冻融介质作用下,再生骨料透水混凝土的质量损失率、相对动弹性模量、平均抗压强度与CT扫描断面平均孔隙率的劣化程度均随冻融循环次数增加而逐渐增大,氯盐环境下更易引起再生骨料透水混凝土的冻融破坏;再生骨料透水混凝土相对剩余抗压强度与相对动弹性模量之间具有良好的相关性,可通过测量冻融后再生骨料透水混凝土相对动弹性模量来评估其剩余抗压强度;最后基于两参数Weibull概率分布函数建立了再生骨料透水混凝土冻融损伤演化方程,可用于表征不同冻融介质作用下再生骨料透水混凝土试件的冻融损伤破坏程度.     

再生混凝土抗硫酸盐侵蚀机理及可靠性分析

通过不同质量掺量的再生粗骨料(0%、30%和50%)和再生细骨料(0%和15%)来制备再生骨料混凝土(RAC),研究硫酸盐干湿循环试验中RAC质量和相对动弹性模量的劣化规律,并评判不同掺量下RAC抗硫酸盐侵蚀的能力。结果表明:随硫酸盐干湿循环次数的增加,相对动弹性模量先增大后减小,质量损失率则先下降后上升;干湿循环80 次时,再生粗骨料混凝土的相对动弹性模量最大损失达60%,质量最多增长0.43%。此外,利用一元Winner分布建立可靠度模型,对硫酸盐干湿循环下RAC的演变规律进行评判,并结合扫描电镜(SEM)试验对侵蚀后的RAC微观形貌进行分析。     

再生混凝土冻融损伤可靠性分析

针对再生骨料混凝土受冻融损伤的问题,选取再生粗、细骨料双掺成型再生混凝土,采用快速冻融方法研究其质量损失与相对动弹性模量变化的规律,基于Weibull概率方法以质量损失和相对动弹性模量为指标建立损伤模型进行冻融可靠度分析.结果 表明,在冻融循环下质量损失逐渐增大,相对动弹性模量逐渐变小;Weibull概率分布可有效地描述再生混凝土试件抗冻性能退化规律,可靠度指标中,质量损失较动弹性模量更敏感,基于试验数据,运用该方法建立的可靠度函数能够直观反映试件可靠性与冻融循环之间的关系,并反映试件的剩余寿命.     

矿物掺合料对再生混凝土抗冻性与可再生性的影响

为探究矿物掺合料对再生混凝土抗冻性与可再生性的影响,本文选取硅灰、粉煤灰和粒化高炉矿渣三种矿物掺和料,通过不同掺量组合制备了五组不同胶凝体系的再生混凝土。采用快冻法对再生混凝土进行冻融试验,通过测定冻融过程中再生混凝土的相对动弹性模量、质量损失率和抗压强度损失率评价其抗冻性,采用SEM观察冻融后再生混凝土的微观结构。此外,对冻融后的再生混凝土进行破碎,获得二代再生粗骨料,并依据其表观密度、压碎值、坚固值和吸水率评估再生混凝土的可再生性。结果表明：5%(质量分数,下同)硅灰+20%粉煤灰+20%矿渣+55%水泥组合的质量损失率和抗压强度损失率明显比单掺5%硅灰以及5%硅灰+20%粉煤灰和5%硅灰+20%矿渣组合的低,且相对动弹性模量比其他组合的高。四种不同胶凝体系的二代再生粗骨料物理性能均达Ⅲ类标准,可用于强度等级为C25的结构混凝土的制备。     

粉煤灰掺量对再生混凝土力学性能和抗冻性的影响研究

研究粉煤灰掺量、再生粗骨料取代率对再生混凝土抗压强度和抗折强度的影响,并对再生混凝土在不同冻融循环次数下的抗压强度和质量损失率进行了研究.结果表明:随着粉煤灰掺量的增加,再生混凝土抗压强度呈先增大后降低的趋势,当粉煤灰掺量为15%,再生粗骨料取代率为30%时,再生混凝土的抗压强度达到最大;粉煤灰掺量对抗折强度提高幅度较小;在冻融循环低于50次时,试块抗压强度下降速度较缓,此后下降速度加快,当冻融循环达到150次时,强度损失最大;再生粗骨料取代率对试块的抗冻性影响高于粉煤灰掺量.建立了考虑再生粗骨料取代率、粉煤灰掺量因素的冻融循环作用下再生混凝土抗压强度指数衰减规律预测模型.     

玄武岩纤维再生混凝土抗冻性能及损伤劣化模型

为了研究纤维再生混凝土的抗冻性能,提高寒区再生混凝土结构服役寿命,试验采用等体积再生骨料替代石子制备了5组不同玄武岩纤维掺量的再生混凝土,分别从质量损失率、相对动弹性模量、抗压强度和抗拉强度等方面探讨纤维再生混凝土抗冻性能损伤劣化规律。研究结果表明:冻融初期,再生混凝土质量损失率呈现负增长现象,相对动弹性模量、抗压强度和抗拉强度曲线随冻融循环次数的增加呈下降趋势;玄武岩纤维加入能够减缓再生混凝土冻融破坏,掺量为1.2 kg·m~(-3)时再生混凝土的抗冻性能最优;纤维加入对冻融作用下再生混凝土抗拉强度的作用效果优于抗压强度。建立了基于相对动弹性模量和强度为损伤变量的线性及多项式损伤劣化模型,模型可以准确预测纤维再生混凝土冻融损伤劣化程度。     

冻融条件下再生自密实混凝土力学性能试验研究

通过对冻融环境下的再生自密实混凝土进行抗压、劈拉以及动弹性模量试验,以期得到在不同冻融循环次数作用下再生自密实混凝土抗压以及劈拉强度的变化规律.通过试验得到以下结论:再生自密实混凝土的抗冻性能明显低于普通混凝土;再生自密实混凝土的力学强度随冻融循环次数的增加产生大幅的降低;结合微观结构试验,分析冻融环境下再生自密实混凝土与普通混凝土的动弹性模量损失率的发展趋势;根据混凝土的试验结果建立了准确度较高的再生自密实混凝土冻融损伤计算公式.     

再生保温混凝土抗冻性能的细观研究

再生粗骨料和玻化微珠保温骨料的加入,会导致再生保温混凝土(RATIC)内部形成复杂的孔隙结构。为了进一步揭示冻融作用下再生保温混凝土的劣化机理,在宏观试验的基础上,通过CT扫描细观试验分析了不同再生粗骨料取代率的RATIC试件在冻融作用下的裂缝发展规律和孔隙特征。试验结果表明:新旧水泥砂浆界面过渡区是冻融循环作用下RATIC的薄弱环节,试件内部多数裂缝产生于新旧水泥砂浆界面过渡区;试件的相对孔隙率是定量反映RATIC试件内部冻融破坏规律的重要指标。     

再生粗骨料砂浆含量测定方法及骨料提升技术研究

通过煅烧-球磨法测得不同品质再生粗骨料(Ⅰ类、Ⅱ类和Ⅲ类RCA)上的附着砂浆含量,研究了再生粗骨料附着砂浆含量和吸水率的关系;并应用显微硬度计测试再生粗骨料在不同煅烧温度下的硬度损失,在此基础上提出了一种骨料强化的方法.结果表明:Ⅰ类、Ⅱ类和Ⅲ类RCA附着砂浆含量分别为7.48％、22.76％和34.49％,RCA砂浆附着含量、吸水率和压碎指标呈较好的线性关系;RCA的煅烧温度从100℃升到400℃时,显微硬度损失率较小,当煅烧温度达到500℃时,显微硬度损失率达到25.55％.     

复合盐侵蚀再生混凝土耐久性能退化试验研究

我国西北地区土壤及其地下水中含有大量侵蚀性离子,造成了再生混凝土结构耐久性能快速退化,严重制约着再生混凝土在主体结构中的应用。基于西北地区耐久性环境中侵蚀离子组成及区域气候环境特征,以7.5%(质量分数)MgSO₄-7.5%(质量分数)Na₂SO₄-5%(质量分数)NaCl为侵蚀介质,采用干湿交替方式,开展复合盐侵蚀再生混凝土耐久性能退化试验研究。以粉煤灰、矿渣、硅灰、偏高岭土等活性矿物掺合料取代水泥,研究矿物掺合料搭配方式对再生混凝土耐久性能影响。采用XRD、FTIR、TG-DSC及SEM、EDS等表征手段,分析侵蚀产物矿物组成、含量及微结构变化,研究复合盐侵蚀再生混凝土损伤过程。随着干湿交替次数增加,再生混凝土相对动弹性模量、质量变化率、相对抗压强度、相对劈裂抗拉强度及损伤层厚度的变化规律与矿物掺合料搭配方式有着显著的相关性。随着侵蚀离子的不断扩散,混凝土碱度降低,在表面依次形成了以水镁石、石膏及钙钒石为主要产物的致密侵蚀产物层,短暂阻碍了侵蚀离子进一步扩散。随着侵蚀产物不断堆积及无胶凝性水化硅酸镁的形成,在膨胀应力及盐结晶压力共同作用下,再生混凝土表面大量剥蚀并开裂,耐久性能快速退化。     

同掺再生粗细骨料混凝土的力学与耐久性能研究

为了探讨同时掺入大掺量再生粗骨料和细骨料制备C40及以上强度等级再生混凝土的可行性,在C45天然骨料混凝土配合比的基础上,采用II类再生粗骨料、I类再生细骨料,以同掺再生粗细骨料质量替代率为25%、50%、75%、100%配制了4组再生混凝土,研究了再生粗细骨料替代率对再生混凝土基本力学性能和耐久性能的影响规律。结果表明:当同掺再生粗细骨料的替代率为25%时,混凝土的力学性能下降很小,替代率为50%、75%的混凝土的抗压强度分别达到C45、C40等级,替代率100%的全再生粗细骨料混凝土的28 d抗压、劈拉、轴压强度和弹性模量等力学性能指标较天然骨料混凝土降低12.0%~23.2%,并达到C35抗压强度等级。增加再生粗细骨料的替代率会降低混凝土的耐久性,但即使是全再生粗细骨料混凝土仍可获得高的耐久性,其抗碳化性能、抗氯离子渗透性、抗冻性能分别达到T-IV、RCM-IV和F300等级,说明在混凝土中同时掺用50%及以上再生粗细骨料配制C40及以上强度等级的再生混凝土是可行的。     

利用砖混建筑废弃物制备再生混凝土的性能研究

由砖混建筑废弃物制备的再生粗骨料通常含有部分碎砖粗骨料。为研究碎砖含量对混凝土性能的影响,将再生混凝土粗骨料和碎砖粗骨料按不同比例(体积分数)混合制备混合型再生粗骨料,并以30%的取代率取代天然骨料浇筑混凝土试块进行试验研究。研究结果表明:混凝土破坏时,天然粗骨料沿粗骨料与砂浆之间的界面过渡区断裂失效,而碎砖粗骨料则是贯穿粗骨料内部断裂失效;当碎砖含量不超过18%时,对混凝土抗压强度和抗氯离子渗透性能没有明显影响,碎砖含量超过18%时,抗压强度和抗氯离子渗透性明显下降;碎砖含量越大,混凝土抗盐冻能力越差;当砖含量不变时,水灰比越高,再生碎砖粗骨料对混凝土抗压强度的不利影响越小。     

基于细观尺度的再生混凝土性能研究综述

基于当前国内外学者对再生混凝土性能试验的结果,研究骨料、砂浆、界面过渡区等细观参数对再生混凝土宏观性能影响.在骨料方面,骨料分布的均匀程度高、颗粒级配较好、大中型骨料颗粒数越多的再生混凝土在抗拉、抗压、抗折强度及弹性模量等方面都会有所提高;在砂浆方面,随着新、老砂浆的强度提高,再生混凝土力学性能更好,老砂浆厚度越高,再生混凝土内部氯离子浓度越大;在界面过渡区方面,随着新、老界面过渡区弹性模量的提高,再生混凝土的性能表现地越好,界面过渡区厚度越大,氯离子扩散系数越大.     

掺级配良好再生PVC骨料混凝土的力学和吸能性能

将级配良好的再生聚氯乙烯(PVC)颗粒以不同掺量等体积替代天然细骨料后加入混凝土中制成试件,进行力学性能试验和冲击试验,得到立方体压缩强度、劈裂抗拉强度、卸载弹性模量、能量吸收率和微观结构图,用来探究不同掺量的再生PVC骨料混凝土的力学和吸能性能。结果表明,当PVC骨料掺量为0%,5%,10%,15%,20%,30%时,其混凝土压缩强度分别为49.34,52.44,45.79,46.41,45.6,43.46 MPa,劈裂抗拉强度为2.73,3.58,3.2,2.92,2.69,2.44 MPa,混凝土的压缩强度和抗拉强度均随掺量增加呈先增加后缓慢降低趋势,并且用级配良好的再生PVC颗粒替代天然细骨料加入混凝土的力学性能比单一粒径塑料颗粒优良;随PVC骨料掺量增加,混凝土脆性得到改善且延性增强;混凝土的能量吸收能力随再生PVC细骨料掺量增加呈直线增加趋势。