模型再生混凝土单轴受压性能细观数值模拟

提出了模型再生混凝土的概念,根据各相介质细微观力学参数和本构关系建立了数值模型,对再生混凝土的破坏机理进行了仿真分析.通过变化再生粗骨料取代率、新硬化水泥砂浆强度、老硬化水泥砂浆强度、老硬化水泥砂浆厚度以及界面过渡区(ITZ)强度等参数,对模型再生混凝土单向受压性能进行了对比分析.结果表明:新硬化水泥砂浆和老硬化水泥砂浆强度对混凝土的初始弹性模量和峰值应力有较大影响,老硬化水泥砂浆厚度对模型再生混凝土的初始弹性模量和峰值应变有一定影响,界面过渡区的强度对再生混凝土的初始弹性模量、峰值应力和峰值应变的影响不显著.     

考虑再生粗骨料随机分布的混凝土氯离子扩散细观数值模拟

考虑粗骨料分布的随机性及氯离子结合的非线性对氯离子扩散性的影响,对再生混凝土中氯离子扩散进行数值建模与细观仿真分析,并将数值模拟结果与已有试验数据进行对比;通过改变老硬化砂浆扩散系数、新硬化砂浆扩散系数、老界面过渡区扩散系数及浸泡时间,对比研究了不同情况下再生混凝土中氯离子的扩散特性.结果表明:数值模拟结果与试验结果接近;再生混凝土中氯离子沿扩散深度方向呈波浪式下降;随着扩散系数的增大及浸泡时间的增长,氯离子扩散速度加快;随着再生粗骨料取代率的增加,氯离子扩散速度也增加;相同扩散深度处,不同随机骨料模型中氯离子含量最大值接近,说明所采用的随机骨料模型模拟结果具有较好的稳定性.     

再生混凝土力学性能的应变率敏感性数值模拟

基于九骨料模型再生混凝土建立了有限元模型,研究了再生混凝土力学性能的应变率敏感性以及细观相材料应变率敏感性对其的影响,并讨论了再生粗骨料取代率和新、老砂浆强度对再生混凝土应变率敏感性的影响.结果表明,该有限元模型能较好地模拟再生混凝土力学性能的应变率敏感性;再生混凝土峰值应力和弹性模量随着应变率的增大近乎线性增大,且弹性模量呈现更加均匀的增长趋势;相比骨料和界面过渡区,砂浆的应变率敏感性对再生混凝土整体应变率敏感性起主导作用;再生粗骨料取代率增大或新、老砂浆强度降低时,再生混凝土的弹性模量应变率敏感性增大,但它们对再生混凝土峰值应力应变率敏感性的影响有所不同.     

氯离子侵蚀混凝土及细观参数影响的近场动力学模拟

为了研究混凝土细观参数对氯离子扩散过程的影响,建立了饱和混凝土中氯离子扩散的近场动力学细观模型.该模型采用氯离子浓度的积分代替经典局部模型中的浓度空间微分,使用"键"将氯离子从一个材料点输运到另一个材料点.通过与有限元模型计算结果进行对比,验证了模型的可行性和有效性;讨论了骨料分布、骨料体积分数、骨料级配、界面过渡区(ITZ)厚度和ITZ扩散系数等细观参数对氯离子扩散过程的影响.结果表明:骨料分布对氯离子扩散过程的影响可忽略;随着骨料体积分数的增加,氯离子扩散速度先减小后增大;而骨料级配与氯离子扩散速度没有明显相关度.同时,随着ITZ厚度和ITZ扩散系数的增加,氯离子扩散速度小幅增加.     

再生骨料取代率对混凝土强度的影响规律研究

为研究再生骨料取代率对混凝土强度的影响规律,采用一组C30混凝土配比作为基准配比,然后分别用再生粗、细骨料按不同比例(20％、40％、60％、80％、100％)单独取代普通骨料成型试件进行抗压与抗折强度试验.通过对抗折与抗压强度数据的分析,得到了再生粗、细骨料取代率变化对混凝土抗折与抗压强度的影响规律,并通过非线性拟合分别得到了再生粗、细骨料混凝土7d、28 d抗折和抗压强度与再生粗、细骨料取代率之间的关系方程.     

全再生骨料混凝土导热性能试验研究

采用德国HFM436/3/1E导热仪测试再生混凝土导热系数,研究再生细骨料取代率、再生细骨料粉体含量对再生混凝土导热性能的影响规律,并与普通混凝土进行对比.研究结果表明,再生粗、细骨料可明显降低混凝土导热系数,再生粗骨料取代率为100%时,其导热系数比普通混凝土降低了12.2%;再生粗骨料取代率为100%不变,其导热系数随着再生细骨料取代率的提高进一步降低,100%再生粗、细骨料的全再生混凝土,其导热系数比普通混凝土减小了23.6%;再生细骨料中粉体含量在7%以内对再生混凝土导热性能影响很小.最后进一步研究玻化微珠(GHB)对再生混凝土导热性能的影响.     

富含砖粒再生混凝土的抗渗性试验

以富含40%~50%砖粒的再生粗骨料取代率为主要参数,采用渗水高度法对再生粗骨料取代率为0、40%、50%、60%的再生混凝土进行抗渗试验.建立再生粗骨料取代率与渗水高度及相对渗透系数比值的关系模型,研究再生粗骨料取代率对再生混凝土抗渗性的影响.研究表明:在试验条件相同的情况下,再生粗骨料取代率与渗水高度及相对渗透系数比值成二次多项式关系.总体来说,再生混凝土的抗渗性低于普通混凝土,但基本满足抗渗要求;特别在再生粗骨料取代率为40%时,再生混凝土的抗渗性甚至优于普通混凝土,这表明富含砖粒再生混凝土能够与普通混凝土一样用于同样的工程结构中.     

再生粗骨料对再生混凝土自生收缩的影响

在测试两种再生粗骨料特性及其再生混凝土基本性能的基础上,系统研究了不同再生粗骨料取代率、不同附着砂浆率的再生粗骨料对再生混凝土自生收缩的影响.结果表明:再生混凝土自生收缩的发展趋势和普通混凝土相似;随着再生粗骨料取代率增加,混凝土自生收缩增大;附着砂浆率大的再生粗骨料对混凝土自生收缩的影响更大;再生粗骨料对混凝土自生收缩的不利影响比对强度的不利影响更大.     

废旧砖再生骨料混凝土配合比设计的试验研究

以建筑垃圾废旧砖为原材料制作再生粗骨料和再生细骨料部分取代天然粗骨料和天然细骨料,以粉煤灰和矿粉部分取代水泥配制废旧砖再生骨料混凝土,采用正交试验设计方法进行废旧砖再生骨料混凝土的抗压强度试验,采用极差分析和方差分析确定出各因素影响再生黏土砖混凝土强度的显著性.试验结果表明:最佳配合比为A_2B_2C_2D_3;四因素对混凝土抗压强度影响主次顺序为再生粗骨料取代率,粉煤灰取代率,再生细骨料取代率,矿粉取代率;各因素不同水平对再生骨料混凝土强度影响的规律为,混凝土抗压强度随再生粗骨料取代率、粉煤灰取代率和再生细骨料取代率的增大而减小;矿粉取代率在25%时,其强度最大.     

再生粗骨料对混凝土力学性能的影响

首先研究了用废旧混凝土制作的再生粗骨料的基本物理性能;然后研究了用再生粗骨料取代部分粗骨料后,对混凝土力学性能的影响.结果表明,在取代率达40%时,配制的C40混凝土的立方强度、轴心抗压强度、应力-应变关系和弹性模量等,都与不用再生粗骨料的普通混凝土无明显差别.这说明,用再生粗骨料取代部分粗骨料,只要控制好取代率、级配和用水量,则对混凝土的力学性能无影响,可以放心使用.     

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.     

碳化和纳米SiO2改性再生粗骨料混凝土抗硫酸盐侵蚀性能

分别使用加速碳化和纳米SiO₂溶液浸泡的方式,对由两种强度等级混凝土(C30和C60)获得的再生粗骨料(RCA)进行改性;制备得到不同方式改性的再生粗骨料混凝土(RAC),并进行硫酸盐侵蚀实验.运用抗压强度实验和分光光度计法,分析RAC的宏观力学性能和硫酸根侵蚀深度的变化.利用扫描电子显微镜(SEM)、 X射线衍射(XRD)、显微硬度和热重分析(TGA)手段,研究硫酸盐侵蚀后两种改性RAC的界面过渡区(ITZ)微观结构、化学组成和微观力学性能的变化特征.结果表明,RAC的力学性能随着硫酸盐侵蚀龄期的延长先增加后急剧降低.相比而言,纳米SiO₂的火山灰效应和填充效应使制备的RAC水泥水化更加充分,老骨料-老砂浆ITZ更加平整致密,表现出更好的抗硫酸盐侵蚀性能.     

水泥基复合材料氯离子扩散系数与孔隙率之间的关系

为了研究水泥基复合材料中孔隙率对氯离子扩散系数的影响,成型了不同水灰比,含骨料体积分数、粒径与级配不同的砂浆试样;采用稳态电加速法测试氯离子扩散系数、压汞技术测试孔结构参数、微焦点计算机断层扫描技术(X-CT)可视化孔结构分布,系统地研究了水泥基复合材料氯离子扩散系数与其骨料体积分数、总孔隙率、毛细孔隙率、连通孔径之间的关系。结果表明：骨料与基体之间的界面过渡区(界面区)显著地改变了水泥石中孔结构分布,水灰比越小,多孔的界面区对材料孔隙率的影响越显著;水泥基复合材料的氯离子扩散系数与其总孔隙、毛细孔隙率之间有很好的相关性,与其连通孔径几乎成线性关系,连通孔径越大,氯离子的扩散系数越大。     

旧混凝土板粒石化再生骨料吸水特性研究

为了揭示旧混凝土板粒石化再生骨料吸水率的特性,根据粒径和砂浆裹附量对粒石化再生粗骨料进行分类,首先从粒石化再生骨料颗粒角度探讨粒石化再生骨料颗粒的吸水规律和影响因素,通过SEM(扫描电子显微镜)电镜扫描试验分析其原因,然后根据粒石化再生分类骨料与粒石化再生粗骨料的数量关系,通过数学演绎推导的方法进一步探讨粒石化再生粗骨料的吸水规律和影响因素。研究结果表明:砂浆裹附量和级配对粒石化再生骨料吸水率产生重要影响,裹附砂浆造成了再生骨料复杂多孔的表面结构,从而使得再生骨料具有独特的吸水特性。同时由于不同破碎工艺对旧水泥混凝土的破碎和砂浆处理程度不同,证明了破碎工艺的重要性。     

再生骨料混凝土耐久性能影响因素研究

简单破碎再生骨料混凝土的需水量很大,导致混凝土的收缩大、氯离子渗透系数大、碳化速度快以及抗冻性差等弱点.骨料颗粒整形技术可以除去骨料表面粘附的水泥石,减少表面微裂缝使得再生骨料变得圆滑,显著降低需水量,混凝土的收缩性能、抗氯离子渗透性、抗碳化性能和抗冻性能均显著改善,改善了再生骨料混凝土的耐久性能.     

再生混凝土材料及简支板阻尼性能

采用悬挂、悬臂和简支试验法,研究了再生粗骨料取代率、添加高分子阻尼材料、边界条件以及损伤程度对再生混凝土材料及再生混凝土简支板阻尼性能的影响。研究表明,对于再生混凝土的材料阻尼性能,随着再生粗骨料取代率的增加,再生混凝土的阻尼比呈现增大趋势,再生粗骨料取代率为100%的再生混凝土阻尼比比普通混凝土高30%以上;添加橡胶颗粒能明显提高再生混凝土材料和板在弹性阶段内的阻尼;而添加聚丙烯纤维对弹性阶段的再生混凝土材料阻尼比没有明显影响。对于再生混凝土板,其阻尼比随损伤程度的增加先增大后减小。通过对加载过程中裂缝发展规律的研究,发现再生混凝土板的开裂行为与阻尼测试结果存在相关性,表明因裂缝而产生的界面摩擦阻尼是影响再生混凝土板阻尼的重要因素。     

纳米再生保温混凝土微观形貌研究

通过对不同再生骨料掺量的纳米再生保温混凝土进行抗压强度以及微观形貌分析,对玻化微珠颗粒与水泥砂浆界面、天然骨料与水泥砂浆界面、再生骨料与水泥砂浆界面,以及微裂缝开展区域进行分析,从微观上对不同再生骨料替代率的保温混凝土表现的宏观力学性能进行解释。通过对比玻化微珠颗粒与气孔的微观形态,得出玻化微珠颗粒替代发泡气孔可减少混凝土强度损失,纳米矿粉的掺入对微裂缝有填充作用。     

再生骨料混凝土抗压强度的试验研究及其机理分析

通过试验研究再生骨料取代率对C20、C30再生骨料混凝土(RAC)流动性和抗压强度的影响,结果表明:再生骨料混凝土坍落度随再生骨料取代率增大而减小;当再生骨料取代率为20%、40%、60%、80%和100%时,再生骨料混凝土抗压强度较普通混凝土均明显降低,最大降幅分别达27.5%、28.4%;取代率为50%时再生骨料混凝土抗压强度较普通混凝土分别高出7.2%、6.1%。SEM图像显示旧浆体区内存在较多微裂纹,而新浆体区结构更致密。再生骨料取代率及界面过渡区微观结构是影响再生骨料混凝土抗压强度的主要因素。提高再生骨料品质、优化再生骨料级配、改善界面过渡区微观结构是提高再生骨料混凝土抗压强度的根本途径。