再生细骨料和砖粉双掺对3D打印混凝土性能的影响

为减少3D打印混凝土中天然骨料及胶凝材料的用量,本文采用再生混凝土细骨料替代部分天然细骨料,砖粉替代部分水泥,首先开展单掺再生细骨料（取代率为0、25%、50%、75%和100%）、单掺砖粉（取代率为0、5%、10%、15%、20%和30%）和两者双掺的现浇混凝土的流动性和抗压强度试验,以获得再生细骨料和砖粉的适宜取代率;然后探究50%再生细骨料和10%砖粉双掺及配合比调整方式（附加水、提高减水剂用量）对3D打印混凝土拌合物性能及硬化后力学性能的影响。试验结果表明,当再生细骨料的掺量不超过50%时,现浇混凝土抗压强度降低幅度在10%以内;随着砖粉掺量从0增加到30%,现浇混凝土抗压强度总体呈现先增后减、再稍有增加的趋势,当砖粉掺量为10%时,混凝土抗压强度最高;相比于单掺50%再生细骨料的混凝土,50%再生细骨料和10%砖粉双掺时混凝土强度有所增加,而流动性基本不变。对于3D打印混凝土,同时掺入50%再生细骨料和10%砖粉,并采用添加附加水的方式保持3D打印混凝土初始扩展度不变,会使得混凝土的可建造性提高,但坍落度、开放时间、抗压和劈裂抗拉强度降低,强度各向异性加剧;而提高减水剂用量不...     

3D打印粗骨料混凝土力学性能

研发了一种可以连续、稳定的打印最大粒径10 mm的粗骨料混凝土3D打印系统。对比测试了3D打印粗骨料混凝土与浇筑混凝土的力学性能,发现3D打印粗骨料混凝土抗压强度呈现细微的各向异性特征(差异在5%以内),而抗折强度呈现显著的各向异性特征(差异在20%～25%之间);与浇筑混凝土相比其抗压强度降低10%～15%,垂直于打印方向的抗折强度(F_y与F_z)降低10%～15%,平行于打印方向的抗折强度(F_x)降低30%～35%。通过微观结构分析发现,3D打印粗骨料混凝土的总孔隙率与浇筑混凝土总孔隙率相近,但3D打印粗骨料混凝土存在明显的层间薄弱区,其灰度值比平均灰度值低25%,说明在层间薄弱区的孔隙分布更加密集,3D打印混凝土中体积在10 mm³以上的大孔隙率较浇筑混凝土高出10.6%。特有的层间结构和较高的大孔隙率导致3D打印混凝土力学性能的各向异性特征和强度的降低。对比发现,3D打印粗骨料混凝土的水泥用量比以往研究中3D打印砂浆的水泥用量减少17.8%～49.6%。     

纳米纤维-微粉复合水泥基材料性能与界面结构

将纳米纤维矿物材料及微粉矿物材料应用于水泥基材料中，依据微粒级配模型，设计密实度不同的水泥砂浆，分别为球形颗粒堆积体系和纳米纤维增强堆积两种体系，依据二级界面理论研究两种体系的性能及界面显微结构．研究表明，纳米纤维矿物材料能够改善体系的颗粒级配，增加体系密实度，能够改善界面及硬化浆体内部的显微结构，提高水泥基材料的均匀性，大幅度提高其耐磨硬度和抗弯强度．同时提出了纳米纤维及微粉复合水泥基材料的球形颗粒之间及球形颗粒与纳米纤维之间界面结构的理想模型．     

纳米CaCO3对水泥基材料性能与结构的影响及机理

采用超声波分散方式将纳米CaCO_3掺入水泥基材料,研究了不同掺量纳米CaCO_3对水泥基材料性能与结构的影响,并利用X射线衍射和扫描电镜分析其影响机理.结果表明:掺入纳米CaCO_3后,水泥基材料流动度降低,浆体表观密度增大,抗折和抗压强度提高.纳米CaCO_3掺量为1.5%(质量分数)时,对水泥基材料的力学性能提高最为显著,纳米CaCO_3掺量过多则不利于强度发展.纳米CaCO_3的掺入会加速水泥的水化,早期使水化产物Ca(OH)_2等增加;纳米CaCO_3改善了界面结构和水泥石结构,使水泥基材料的结构变得更加均匀密实.结果显示纳米CaCO_3掺入后对水泥基材料的力学性能与结构有利.     

矿物掺合料对3D打印水泥基材料力学各向异性的影响

为探究矿物掺合料在3D打印混凝土中的作用机理,研究粉煤灰(FA)、矿粉(S)、硅灰(SF)单掺和复掺对3D打印水泥基材料抗压强度、抗折强度的影响.结果表明：单掺时,打印组和模筑组力学性能的变化规律基本保持一致,粉煤灰和矿粉会降低混凝土的抗压强度和抗折强度,而硅灰则会提高混凝土的力学性能.复掺时,材料力学性能大小顺序为：S+SF>基准组>FA+SF>FA+S.此外,3D打印混凝土的抗压强度无明显各向异性,而抗折强度有明显的各向异性.打印组在x方向的抗折强度比y、z方向低25%～40%,在x、y、z方向的抗折强度比筑模组低10%～30%.     

水泥掺量与再生废弃水泥基材料性能的关系

在蒸压条件下对废弃水泥基材料的再生进行了研究．测试了再生废弃水泥基材料的密度、强度、吸水率等随水泥掺量的变化．结果表明：随着水泥掺量的增加,废弃水泥净浆、废弃水泥胶砂的强度及密度不断增大,吸水率减少;废弃混凝土的强度增大,密度无显著变化,吸水率在水泥掺量为15％-20％时达到最小值后回升．     

再生骨料对再生混凝土的强度影响研究

通过再生混凝土的抗压强度试验,研究了废弃混凝土的强度等级、使用年限对再生骨料的的影响。结果表明,废弃混凝土的强度等级高、使用年限长,使其内部的骨料经受更加复杂的应力影响,致使骨料内部的微观裂隙产生或扩展,严重破坏了骨料的力学性能,因而导致再生骨料性能的下降,并通过再生混凝土抗压强度降低而实际反映出来。     

3D打印全再生粗骨料混凝土各向异性力学性能研究

选用粒径4.75~10mm的粗骨料,制备成天然粗骨料混凝土和再生粗骨料混凝土,对比分析了作为3D打印油墨的可打印性,并探讨了不同养护条件对3D打印混凝土硬化后各向异性力学性能的影响。试验结果表明,相较于天然粗骨料,全再生粗骨料有助于加速打印油墨由流动性向塑性转化;通过配合比调整,打印油墨在静置10min后仍能维持可打印性,连续打印下的可工作时间增至20min;相较于标准养护,自然养护7d的天然及再生打印试样X方向的抗压强度降低分别为19.84%及20.13%;抗压强度关系为X 轴（打印方向）> Z 轴（叠层方向）> Y轴（传动轴方向）,标准养护28d天然及再生打印试样Y轴抗压强度分别为X轴的83.41%与84.27%,表现出明显的各向异性。最后,从细微观角度阐释了骨料类型及3D打印层间性能对各向异性的形成机理。     

煤矸石作为骨料对不同水泥基材料耐久性影响*

研究了我国四个地区所产煤矸石的基本性能及其作为骨料对C30混凝土和CFG桩抗冻性和抗酸侵蚀性能的影响。结果表明：本文所选各煤矸石主要组成分为石英、蒙脱石和菱铁矿等矿物,但氧化含量有较大不同;泡水饱和状态下各煤矸石单轴抗压强度均降低55%以上;冻融循环28次后,各煤矸石质量损失按产地从大到小为榆林,长治,太原和许昌;酸侵蚀下,长治煤矸石的压碎指标较酸侵蚀前增大最明显。许昌煤矸石配制的C30混凝土,当煤矸石取代石灰石粗骨料大于30%后,抗冻性能显著降低,随煤矸石掺量的增加,C30混凝土抗酸性能降低,但不显著。酸侵蚀140d时,CFG-长治质量损失率大于5%,抗压腐蚀系数低于0.8,抗酸性能显著降低,其它煤矸石CFG抗酸性能变化不显著。     

再生骨料掺量对再生混凝土性能和强度的影响

通过试验表明:用再生骨料部分或全部替代天然碎石配制再生混凝土时,其工作性能和强度与普通混凝土不同,系统研究了在水灰比相同的情况下,再生骨料掺量对混凝土基本性能的影响.结果表明:对于工作性能而言,随着再生骨料掺量的增加,新拌混凝土的流动性变差,而黏聚性和保水性变好,对于强度而言,存在一个合理掺量,再生骨料掺量在50%左右,对强度有利.     

再生细骨料中粉料对再生砂浆抗压强度的影响

从2种再生细骨料中筛选出粒径小于0.075mm的粉料作为掺合料,研究其对再生砂浆力学性能的影响.试验结果表明,当稠度保持在70~90mm,再生粉料替代部分水泥或粉煤灰时,再生砂浆的抗压强度基本大于基准再生砂浆;当再生粉料以11%和20%的掺量分别取代水泥和粉煤灰时,再生砂浆的抗压强度最大;采用再生粉料替代粉煤灰的再生砂浆的抗压强度略大于采用再生砂浆替代水泥的再生砂浆,再生粉料与再生细骨料交叉组合得到的再生砂浆的抗压强度增加最为明显.因此,再生粉料可改善再生砂浆中微细颗粒的级配,与水泥、粉煤灰及再生细骨料形成良好级配,从而提高了再生砂浆的抗压强度,发挥填充效应.     

纤维再生微粉水泥基复合材料断裂性能分析

基于三点弯曲试验,研究水胶比、再生微粉取代率、纤维种类对纤维再生微粉水泥基复合材料(FRPCC)断裂性能的影响.根据双K断裂参数分析各因素对FRPCC的增韧效果,并结合微观形貌分析各因素对FRPCC韧性的改善机制.结果表明：水胶比增大使纤维再生微粉水泥基复合材料失稳韧度先升高后降低;断裂韧度随着再生微粉取代率提升呈现先增后减的趋势;单掺玄武岩纤维(BF)会使FRPCC脆性增加,聚乙烯醇纤维(PVA纤维)占比增大能够明显提升FRPCC的断裂韧度;当水胶比为0.28、再生微粉取代率为45%、复掺0.2%玄武岩纤维和1.7%PVA纤维时,微观结构紧密,断裂韧度最优.     

不同状态再生细骨料对再生保温混凝土抗压强度的影响

研究了再生细骨料取代率及预湿状态对再生保温混凝土抗压强度的影响。研究结果表明:随着再生细骨料取代率的增加,再生保温混凝土的抗压强度先增后减;0%和50%预湿状态下,再生细骨料取代率为40%时,再生保温混凝土的抗压强度值最大;而100%预湿状态在取代率为20%时抗压强度最大。再生细骨料的预湿状态对混凝土的强度发展具有显著的影响,100%预湿状态下混凝土早期强度发展较快,但28 d抗压强度较小。     

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研究

本文对再生保温混凝土（以下简称为RATIC)的抗压强度和抗压强度离散性的规律进行了介绍分析。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。     

再生骨料混凝土配合比设计及其强度分析

混凝土配合比设计直接决定了混凝土的质量与强度,利用正交试验设计对再生骨料混凝土配合比进行设计,探讨了水灰比、砂率以及再生骨料取代率这3种因素对再牛骨料混凝土28 d抗压强度的影响程度;并对各因素水平进行了极差分析和方差分析,在此基础上建立了再生骨料混凝土抗压强度公式.且通过对再生骨料混凝土劈拉强度、抗折强度的相关关系进行回归分析,建立了劈拉强度与抗折强度之间的关系式.     

再生细骨料湿度状态及掺量对混凝土工作性及抗压强度的影响

保持再生细骨料混凝土的总水灰比一致,变化再生细骨料的湿度状态(气干、烘干和饱和面干)及掺量,测出新拌再生细骨料混凝土初始坍落度和坍落度损失,以及3、7和28 d再生细骨料混凝土的抗压强度.研究结果表明:在总水灰比不变的情况下,当再生细骨料掺量一定时,随着其湿度状态从烘干到气干再到饱和面干的变化,混凝土的初始坍落度与坍落度损失减小,混凝土3、7和28 d抗压强度增大;当再生细骨料保持任一湿度状态时,随着其在混凝土中掺量的增大,混凝土的初始坍落度增大,坍落度损失减小,混凝土3、7和28 d抗压强度减小.     

再生混凝土多孔砖砌体轴心抗压强度试验

制作再生混凝土骨料替代率为75%、抗压强度达到MU10的再生混凝土多孔砖。对18个再生混凝土多孔砖砌体试件在轴心荷载作用下的试验进行研究。考察再生混凝土多孔砖砌体在不同砂浆强度下的受压性能和极限承载力,分析砌体的受压变形过程和破坏特征。结果表明:再生混凝土多孔砖砌体的受压性能和普通混凝土多孔砖砌体的受压性能基本相似,极限状态时多孔砖砌体被贯通的竖向裂缝分隔成若干独立小立柱,小立柱被压坏,再生混凝土多孔砖砌体轴心抗压强度略小于普通混凝土多孔砖砌体。通过对试验数据的分析,参考现行《砌体结构设计规范》建议的公式,提出了再生混凝土多孔砖砌体的轴心抗压强度计算公式。     

3D打印磷渣粉混凝土的试验研究

研究3D打印磷渣粉混凝土的工作性、力学性能和微观结构。在胶凝材料用量和胶砂比一定的条件下,采用不同掺量的磷渣粉配制3D打印混凝土,测试其可挤出性、建造性、流动性、有效打印时间和力学性能,观察硬化混凝土的断面结构,采用X-射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)分析其水化产物和微观结构。试验结果表明:磷渣粉可作为3D打印混凝土的优质掺合料,适当掺量的磷渣粉可配制出工作性能和力学性能优异的3D打印混凝土;3D打印磷渣粉混凝土层面结合紧密,混凝土断面未观察到明显的连续孔隙;水化产物及其微观结构类似于普通磷渣粉混凝土。     

早强剂对钢渣胶凝材料早期强度的影响

研究了若干早强剂对新余钢铁公司热闷钢渣早期强度的影响。结果表明:硫酸钠和半水硫酸钙对钢渣有一定激发作用,但28天强度下降明显,甲酸钙、三乙醇胺、醋酸钠和尿素对钢渣几乎没有激发效果,将它们两两复掺后仍然没有激发效果。将半水石膏/亚硝酸钠(1%/0.67%,质量分数,以下同)和尿素(0.22%)复掺后,使钢渣3天强度有一定提高,并且钢渣的28天强度下降幅度比掺半水石膏/亚硝酸钠(1%/0.67%)的钢渣强度要小11%。