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。     

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.     

再生混凝土界面过渡区纳观力学性能试验研究

对采用不同搅拌工艺的再生混凝土的宏观力学性能进行试验研究.采用纳米压痕技术和扫描电镜等设备研究了再生混凝土界面过渡区的纳观力学性能和微观结构特征.试验结果表明,采用普通搅拌工艺的新界面过渡区的弹性模量随着与老砂浆表面距离的增加而降低,但是采用二次搅拌工艺的弹性模量基本保持不变.老界面过渡区的弹性模量随着与天然骨料的距离增大而逐渐增加.采用二次搅拌工艺新的界面过渡区的微观结构较普通搅拌工艺的新界面过渡区更为致密,且孔隙率和氢氧化钙晶体含量较少.由再生混凝土的界面过渡区纳观力学性能和宏观抗压强度之间的关系,可知采用二次搅拌工艺可以改善界面过渡区的力学性能和微观结构,进而提高再生混凝土的宏观力学性能.     

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.     

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.     

含砖粒再生混凝土悬臂梁阻尼性能试验与分析

采用悬臂梁自由振动衰减法研究含砖粒再生粗骨料取代率、水胶比、粉煤灰掺量和试件尺寸对含砖粒再生混凝土弹性阶段阻尼性能的影响规律.结果表明:含砖粒再生混凝土阻尼比随含砖粒再生粗骨料取代率的增加而增加,当含砖粒再生粗骨料取代率为100％时,阻尼比随水胶比和粉煤灰掺量的增加而增加;含砖粒再生混凝土较普通混凝土对振动加速度响应衰减更为敏感;试件尺寸对含砖粒再生混凝土阻尼比的影响较小.建立了含砖粒再生混凝土阻尼比与抗压强度的关系计算式.随着取代率的增加,试件超声波波速逐渐降低,且超声波波速与阻尼比相关性较好.最后,给出了考虑含砖粒再生粗骨料取代率的再生混凝土阻尼比与超声波波速的回归方程.     

方钢管再生混凝土界面粘结性能试验

对8根钢管再生混凝土柱界面粘结性能进行研究,探讨再生骨料取代率及再生混凝土强度对钢管再生混凝土界面粘结性能的影响.结果表明:钢管再生混凝土荷载-滑移曲线大致经历无滑移阶段、应力上升段、应力下降段等3个阶段,不同再生骨料取代率的钢管再生混凝土荷载-滑移曲线具有类似的特征;再生骨料的取代率对钢管与再生混凝土界面粘结强度影响显著,再生骨料取代率越高,界面粘结强度越低;再生混凝土强度对钢管再生混凝土强度有一定影响,随着再生混凝土强度提升,粘结强度逐渐增加,但增幅逐渐降低.     

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.     

碳化作用对再生混凝土界面显微结构的影响

目的研究碳化作用对再生混凝土界面过渡区显微硬度及宽度的影响,从微观层面揭示碳化反应对再生混凝土的作用机理.方法通过显微硬度仪来测量碳化前后再生混凝土多重界面的显微硬度.结果强度等级相同的再生混凝土,经28 d碳化后,老骨料-新浆体界面处显微硬度值增大,界面过渡区宽度不同程度减小;老浆体-新浆体界面的显微硬度有所增大,过渡区宽度略有减小;老骨料-老浆体界面显微硬度的影响规律与老骨料-新浆体界面显微硬度的影响规律基本一致.结论碳化反应能够提高再生混凝土中水泥浆体和界面过渡区的密实程度和显微硬度;强度等级相同的再生混凝土,界面孔隙率的大小以及碳化作用对老骨料-新浆体界面的影响最大,其次是老骨料-老浆体界面,对老浆体-新浆体界面的影响最小.     

混凝土等效弹性模量细观影响因素

目的研究混凝土等效弹性模量细观影响因素及细观损伤特性.方法将混凝土简化为两级二相复合材料的叠加,基于Eshelby和Mori-Tanaka方法,在砂浆和界面过渡区(interfacial transition zone,ITZ)引入微孔洞,建立混凝土等效弹性模量和三组相体积分数、弹性模量之间的关系,用混凝土等效弹性模量的退化来表征混凝土的损伤,推导混凝土初始损伤与孔隙率之间的关系.结果混凝土等效弹性模量随着界面过渡区厚度的增加而降低,随着孔隙率特别是界面过渡区孔隙率的增加而降低,针片状粗骨料颗粒使得混凝土等效弹性模量分布不均匀;混凝土损伤变量与砂浆内孔隙率呈线性关系,与界面过渡区内孔隙率呈指数关系.结论界面过渡区厚度、粗骨料形状和孔隙率对混凝土等效弹性模量有明显影响,微缺陷会降低混凝土弹性模量,尤其是界面过渡区上的微孔洞对混凝土损伤的影响较为显著.     

基于可靠度的再生混凝土梁最小配筋率研究

为考察再生混凝土强度变异性对再生混凝土梁最小配筋率的影响,以普通混凝土梁最小配筋率为参照,保持规范目标可靠指标不变,分析了再生混凝土梁受弯时的最小配筋率和受剪时的最小配箍率,并将结果与普通混凝土梁进行了对比.分析结果表明,再生混凝土梁受弯时,由于钢筋的存在,再生混凝土强度的变异性对其受弯承载力变异性的影响较小,再生混凝土梁的最小配筋率提高很小.对于再生混凝土梁受剪,当再生混凝土强度变异系数为0.2时,C30再生混凝土梁的最小配箍率为0.17%,相比较普通混凝土梁约增加32.0%.通过合理增加配筋可以保证再生混凝土梁的受弯、受剪可靠指标与普通混凝土梁一致.     

撒布式混杂钢纤维再生混凝土力学性能

为了研究撒布式混杂钢纤维再生混凝土的力学性能,以混杂钢纤维撒布层数和掺量为参数,对混凝土试块进行抗压、劈拉及弹性模量试验。结果表明:随着混杂钢纤维撒布层数的增加,抗压强度整体变化不大,劈拉强度逐渐呈现上升趋势,弹性模量、拉压比、弹强比随层数变化规律不明显;但弹性模量均较普通再生混凝土降低,拉压比均较普通再生混凝土增大,弹强比有增大也有减小;随着混杂钢纤维掺量的增加,抗压强度先增大后减小,劈拉强度、弹性模量逐渐增大,拉压比、弹强比先减小后增大。撒布混杂钢纤维层后,再生混凝土的破坏由脆性转变为具有一定的塑性。     

废易拉罐粗纤维增强再生混凝土基本性能

为改善再生混凝土的性能,用废易拉罐剪成纤维条制备纤维再生混凝土。通过纤维再生混凝土、再生混凝土和天然骨料混凝土的坍落度试验、立方体抗压试验和劈裂抗拉试验,研究废易拉罐粗纤维的长度、掺量对再生混凝土工作性能和力学性能的影响。研究结果表明：纤维再生混凝土的流动性随废易拉罐粗纤维长度和掺量的增大而降低,但小掺量时（0.5%）纤维对再生混凝土流动性影响不大;粗纤维的加入,使得再生混凝土的抗压强度存在小幅波动,但劈拉抗拉强度大幅提高。可见,废易拉罐粗纤维可用作再生混凝土的增强材料,实现环保和固体废物资源化目的。     

预制再生混凝土框架模型模拟地震振动台试验

选用不同地震波,通过模拟地震振动台对首例1/4缩尺再生粗骨料取代率为100%的预制再生混凝土框架模型进行了3种地震波输入试验.通过白噪声扫描得到了该模型结构的自振频率、结构振型、阻尼比等动力特性,研究了加速度、楼层剪力、位移动力反应,记录了结构在试验中的开裂等现象.试验分析表明,随着地震动峰值强度的增加,模型呈现自振频率下降、阻尼比增大、加速度放大系数逐渐降低、楼层剪力逐渐增大的趋势;在弹塑性阶段后期,后浇节点刚度退化迅速,层间位移明显增大.采用层间位移作为评估标准,对预制再生混凝土框架的抗震能力进行了评价,表明预制再生混凝土框架抗震性能良好,但应采取必要措施加强梁柱节点的耗能能力.     

再生混凝土早期抗开裂性能试验研究

采用刀口约束法试验,研究了再生粗骨料取代率及粉煤灰、矿粉的掺量对再生混凝土早期抗开裂性能的影响.以单位面积平板上的总开裂面积为主要指标评价了试件的抗开裂性能.研究表明,随着再生粗骨料取代率的增加,试件总开裂面积逐渐增大;取代率为100%的再生混凝土试件的总开裂面积是普通混凝土试件的1.5倍左右.掺入粉煤灰可以有效改善再生混凝土的抗开裂性能,当粉煤灰掺量达到30%时,试件的总开裂面积相比不掺矿物外加剂的对照组下降了72.1%.矿粉对于再生混凝土开裂面积的抑制作用不及粉煤灰有效,但其有助于减小裂缝分布的离散性.     

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。     

基于贝叶斯优化高斯过程回归法的再生混凝土力学性能预测

为了更准确地预测再生骨料混凝土的抗压强度与弹性模量,建立了一个比以往研究大的数据库,具有730组数据,为建立可靠的预测模型奠定了基础。提出了贝叶斯优化的高斯过程回归方法,选取再生粗骨料体积分数、水灰比、混合粗骨料吸水率、细骨料与总骨料比、粗骨料与水泥比、混合粗骨料饱和表面干密度等6个参数作为影响因素,同时建立了再生骨料混凝土抗压强度和弹性模量预测模型。通过比较抗压强度、弹性模量的预测值与实验值,发现二者较为接近,说明该方法具有一定的可靠性。将贝叶斯优化的高斯过程回归与高斯过程回归、支持向量机回归、随机森林回归、人工神经网络进行比较,并选取4个统计指标对模型进行评价,结果表明贝叶斯优化的高斯过程回归预测抗压强度和弹性模量精度较高,相关系数分别达到了0.91和0.93。这说明贝叶斯优化的高斯过程回归方法对预测再生骨料混凝土的抗压强度和弹性模量同时适用。