再生保温混凝土的力学性能试验研究
再生混凝土基本力学性能研究(Ⅰ)——单轴受压性能
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再 生 混 凝 土 基 本 力 学 性 能 研 究 （） Ｉ
单轴 受 压 性 能
李旭 平ｈ
（． １ 丽水 学 院 建 筑工 程系 ， 江 丽水 ３ ３ ０ ； ． 浙 ２ ０ ０ ２ 浙江 工业 大学 建 筑工 程学 院 ， 江 杭 州 ３ ０ １ ） 浙 １ ０ ４
摘要 ：对再 生混凝 土 的单轴 受 压性 能 进 行 了 系统 的 试验 研 究及 分析 ， 主要 包括 再 生混 凝
维普资讯
第 １ 第 ５ Ｏ卷 期
２０ ０ ７年 １ Ｏ月
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文章 编 号 ：０ ７ ９ ２ （ ０ ７ ０ —０ ９ —０ １ ０ — ６ ９ ２ ０ ）５ ５ ８ ６
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土棱 柱 体 抗 压 强 度 与 立 方 体 抗 压 强 度 的 关 系 、 柱 体 抗 压 强 度 与 立 方 体 抗 压 强 度 的 关 系 、 圆
再生混凝土材料力学性能研究进展及应用
再生混凝土材料力学性能研究进展及应用李显辉（山西建筑职业技术学院，山西太原030006）摘要：再生混凝土材料是一种绿色环保的建筑材料,其主要力学性能受再生混凝土粗骨料取代率、水灰比、粒径大小等因素的影响,其力学性能略低于普通混凝土,但再生混凝土力学性能仍满足建筑结构的应用,可以在道路、桥梁和主体结构中大规模应用。
关键词：再生混凝土;取代率;力学性能1再生混凝土材料的特点再生混凝土是将废弃混凝土块经破碎、清洗、分级后得到的“再生骨料”,部分或全部替代天然骨料的混凝土,不但对建筑垃圾进行有效利用,而且减少了天然矿石的用量,是一种绿色环保的建筑材料。
我国对再生混凝土研究起步较晚,经过同济、广西大学等高校的不懈努力,我国在2011年颁布GB/T25176—2010《混凝土和砂浆用再生细骨料》和GB/T25177—2010《混凝土用再生骨料》技术规程,再生混凝土的应用在我国铺展开来。
2再生混凝土材料力学性能研究现状再生混凝土材料力学性能的研究结果表明,影响再生混凝土力学性能指标的重要因素为再生混凝土粗骨料的水灰比、粒径大小、粗骨料取代率[1-2]。
再生混凝土耐久性包括抗冻性、抗渗性以及抗侵蚀性,其中再生混凝土抗冻性低于普通混凝土,主要受水灰比、再生粗骨料取代率、再生粗骨料品质等因素影响,其中再生粗骨料取代率对其影响最大;再生混凝土材料的渗透性随着水灰比、再生粗骨料取代率、时间的增加而变大,适量矿物“掺和料”的加入可以改善再生混凝土的渗透性;再生混凝土侵蚀性受影响因素较多,矿物掺合料、荷载率、再生骨料取代率、再生混凝土配比等参数等都对其侵蚀性有影响。
再生混凝土的收缩性受再生粗骨料取代率影响较大,随着再生粗骨料取代率的增大,再生混凝土内总砂浆含量增大,进而降低了再生粗骨料对收缩变形的限制作用,增大再生混凝土的收缩变形。
国内外学者对再生混凝土在构件的层面也做了较多的研究,国外B.C.Han等[3]对12根再生混凝土梁的抗剪性能进行了试验研究,ippei M等[4]对再生混凝土梁受弯性能进行了试验研究,国内肖建庄课题组[5]对再生混凝土梁进行了受弯和受剪试验研究,曹万林课题组[6]对再生混凝土高剪力墙、低矮剪力墙和加配暗支撑的剪力墙与普通混凝土剪力墙进行了抗震性能试验研究,柳炳康课题组[7-8]对再生混凝土框架结构中的中节点、边节点、顶层角节点做了低周期反复荷载下的试验研究。
再生混凝土界面过渡区纳观力学性能试验研究
再生混凝土界面过渡区纳观力学性能试验研究李文贵;肖建庄;黄靓;Surendra P.Shah【摘要】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.【期刊名称】《湖南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2014(041)012【总页数】9页(P31-39)【关键词】再生混凝土;界面过渡区;纳米压痕;力学性能;微观结构【作者】李文贵;肖建庄;黄靓;Surendra P.Shah【作者单位】湖南大学土木工程学院,湖南长沙 410082;同济大学土木工程学院,上海 200092;Center for Advanced Cement-based Materials(ACBM), Northwestern Univ,Evanston IL 60208, USA;同济大学土木工程学院,上海200092;湖南大学土木工程学院,湖南长沙 410082;Center for AdvancedCement-based Materials(ACBM), Northwestern Univ,Evanston IL 60208, USA【正文语种】中文【中图分类】TU528.1由于再生混凝土的力学性能相对于普通混凝土低，需要对其进行力学改性研究.杜婷和李惠强[1]采用化学浆液对再生骨料进行强化，提出再生骨料混凝土高强化的可行性.万惠文等[2]采取降低水灰比、掺入适量粉煤灰和高效减水剂，并对再生骨料表面进行处理，发现降低水胶比可使再生混凝土界面过渡区(ITZ)微观结构更加紧密.Tam等[3]发现采用二次搅拌工艺(TSMA)可以使界面过渡区结构更为致密，明显提高再生混凝土的强度和减少强度的离散性.Kong等[4]采用一种新型搅拌工艺，在浇筑前先对再生骨料表面包裹一层火山灰材料，提高再生混凝土的力学性能.朱光亚和李秋义等[5]发现骨料颗粒整形再生混凝土力学性能略低于普通混凝土的力学性能，但明显高于简单破碎再生混凝土的力学性能.另外，Noguchi等[6]通过微波热技术(Microwave Heating)使再生骨料表面的附着老砂浆脱落，用于生成高质量的再生骨料，提高再生混凝土的力学性能.界面过渡区是混凝土中处于天然骨料和水泥砂浆之间的狭窄区域，其相关性能与众多因素有关[7].Maso[8],Elsharief[9]和Tasong[10]等采用试验研究表明，影响界面过渡区的因素有水泥材料类型、配合比、水化龄期、搅拌工艺和骨料类型形状等.相对于普通混凝土，再生混凝土的结构更为复杂，含有多种砂浆和界面过渡区[11-15].随着纳米力学测试技术的出现，可以直接测得水泥混凝土中界面过渡区的纳微观力学性能，包括弹性模量和压痕硬度等[16,17].纳米压痕技术和微硬度测试技术原理基本相似，但纳米压痕技术具有更高的分辨率，可获取更小面积的局部力学性能[18,19].本文重点对比了不同搅拌工艺下界面过渡区的微观结构和纳观力学性能，为再生混凝土的力学改性和结构层次的应用提供基础依据[20,21].1 二次搅拌工艺浇筑再生混凝土所用的再生粗骨料来源于位于美国芝加哥市奥黑尔(O’Hare)国际机场附近的Rossi Contractors公司.再生骨料的体积密度和吸水率分别为2.41kg/m3和5.51%.除部分碎石外，再生骨料中天然骨料主要为石灰石.再生粗骨料的粒径分布为4.75 mm～25.0 mm.所采用的水泥类型为I型(Type I)波特兰水泥. 在二次搅拌工艺过程中，将水泥净浆包裹再生骨料，并渗透填充到再生骨料表面老砂浆的孔隙和裂缝中.三组混凝土试件的水灰比均为0.45，具体配合比如表1所示.采用钙质天然骨料浇筑的混凝土为普通混凝土.采用再生骨料浇筑的混凝土为再生混凝土.在搅拌前使再生骨料和天然骨料处于饱和面干状态，满足再生混凝土的有效水灰比要求.有关混凝土试件的浇筑和制作具体操作步骤如下：1)将饱和面干的再生骨料和所需要的水泥混合搅拌1 min；2)然后加入所需水50%，再次搅拌1 min；3)最后，将砂和剩余的水加入搅拌物中，搅拌2 min.浇筑后的混凝土试件放在温度为20 ±2℃，湿度为95%的养护室中进行标准养护.表1 混凝土配合比和搅拌工艺Tab.1 Mixture proportion and mixing approach 注：天然骨料和再生粗骨料保持饱和面干．试件水灰比密度/(kg·m-3)水水泥砂再生粗骨料搅拌工艺再生混凝土 (NMA)0.452004447021 054普通搅拌再生混凝土(TSMA)0.452004447021 054二次搅拌普通混凝土 (NMA)0.452004447021054二次搅拌2 受压力学性能采用型号为MTS-815混凝土刚性试验机测取混凝土试件的抗压强度.在试验之前用封端复合材料(Capping Compound)对圆柱体试件的上下端面找平，减少受压过程中试验机加载端对试件的横向摩擦力.龄期分别为7,28和90 d的试件抗压强度情况如图1(a)所示.从中可知，采用二次搅拌工艺的再生混凝土的抗压强度高于采用普通搅拌工艺的再生混凝土.另外，二次搅拌再生混凝土的抗压强度与普通混凝土十分接近.由此可知，二次搅拌工艺可以明显提高再生混凝土的抗压强度.从图1(b)可知，普通搅拌工艺的再生混凝土的峰值应力低于普通混凝土，但峰值应变大于普通混凝土.采用二次搅拌工艺再生混凝土的抗压强度与普通混凝土接近，且受压峰值应变也大于普通混凝土峰值应变.Curing age/days(a) 不同龄期抗压强度Axial strain(b) 应力-应变全曲线(龄期28 d)图1 混凝土受压力学性能Fig.1 Compressive properties of concrete3 界面过渡区纳观力学性能纳米压痕是一种用于测取混凝土纳微观力学性能的先进纳观力学测试技术.相对显微硬度计，纳米压痕可以精确地获得更小尺度的力学性能(弹性模量和压痕硬度等).纳米压痕设备Hysitron具有力与位移传感器，静电力驱动和位移电子感应器.采用Berkovich钻石三面锥形压头，锥形斜角为142.3°，压头的半径大约为600 nm.在测试中，可以设定纳米压痕压头施加的峰值力.水泥净浆的泊松比(ν)设为0.2.在试验开始前，采用标准石英试件对装置进行标定，确保压头没有受到破坏.采用纳米压痕技术测得大量的试验数据并进行数理统计分析，可以获得微观力学性能和各相材料的体积分数.混凝土界面过渡区通常含有的相材料包含孔隙、氢氧化钙晶体(CH)、水化产物(主要为水泥C-S-H凝胶)和未水化水泥等.在对界面过渡区的各相材料进行分析时，概率分布统计分析中采用的分区尺寸Bin-size设为5.0 GPa，以弹性模量概率分布特征确定各相材料的体积分数.在纳米压痕试验中，加载方式设置为在开始5 s中，压头压入试件表面，荷载速度为240 uN/s.当荷载达到最大荷载1 200 uN后保持2 s，消除压头和试件表面接触时的徐变效应，然后以240 uN/s的速度进行卸载.为了避免相邻压痕点之间的变形相互叠加以致影响测试结果，压痕点之间的间距均设为3 um.3.1 老界面过渡区老界面过渡区处于天然骨料和老砂浆之间，由于水化龄期很长，可认为老界面过渡区的力学性能不受搅拌工艺影响.在老界面过渡区随机选取4个压痕区域，每个压痕区域呈网格分布，含有231个压痕点.压痕试验结果显示，4个老界面过渡区的纳米压痕结果基本相似.老界面过渡区的纳米压痕结果如图2所示.由于老界面过渡区微观结构的非均匀性以及各相材料弹性模量的差异性，老界面过渡区的弹性模量和弹性模量概率分布存在一些波动性.绘制4个老界面过渡区区域的平均弹性模量的分布特征，如图3所示.结果表明，弹性模量随着距离天然骨料表面距离的增加而增大.4个老界面过渡区的弹性模量概率分布特征如图4所示.由归一化的各相材料概率分布特征可知C-S-H凝胶是界面中水化产物的主要成分，其体积分数约为69%.(a) 老界面压痕区域(100 um×100 um)(b) 弹性模量云图 (GPa)Distance/μm(c) 弹性模量分布Elastic modulus/GPa(d) 弹性模量统计分析 [Bin-size=5]图2 老界面过渡区弹性模量分布特征Fig.2 Distribution characterization of elastic modulus in old ITZDistance/μm图3 老界面过渡区弹性模量分布Fig.3 Distribution of elastic modulus in old ITZElastic modulus/GPa图4 老界面过渡区中各相材料概率分布Fig.4 Probability of different phases in old ITZ3.2 新界面过渡区3.2.1 二次搅拌工艺在采用二次搅拌工艺的再生混凝土的新界面过渡区中，选取4个压痕区域进行纳米压痕试验研究.新界面过渡区的弹性模量云图如图5(a)和图5(b)所示.对弹性模量进行统计分析后，其分布特性情况如图5(c)和图5(d)所示.相对新砂浆，新界面过渡区含有较高的孔隙和未水化颗粒，弹性模量分布波动性较大.(a) 新界面压痕区域(150 um ×100 um)(b) 弹性模量云图 (GPa)Distance/μm(c) 弹性模量分布Elastic modulus/GPa(d) 弹性模量统计分析 (Bin-size=5)图5 二次搅拌工艺新界面过渡区弹性模量分布特征Fig.5 Distribution characterization of elastic modulus in new ITZ with TAMA采用二次搅拌工艺的新界面过渡区中4个压痕区域的弹性模量分布特性如图6所示.4个区域的弹性模量的分布特性基本一致.随着与老砂浆表面距离的增加，新界面过渡区的弹性模量未表现出明显的增加或减少趋势.C-S-H凝胶比较复杂且具有多种类型，大致可以分为低密度C-S-H和高密度C-S-H两种.根据结果分析可知，相对老界面过渡区，采用二次搅拌工艺的新界面过渡区中低密度C-S-H的体积分数要明显大于老界面过渡区.4个压痕区域的弹性模量概率分布如图7所示.在再生混凝土新界面过渡区中，C-S-H凝胶的体积分数大约为68%.Distance/μm图6 二次搅拌工艺新界面过渡区弹性模量分布Fig.6 Distributionof elastic modulus with TSMAElastic modulus/GPa图7 二次搅拌工艺新界面过渡区各相材料概率分布Fig.7 Probability of different phases with TSMA3.2.2 普通搅拌工艺随机选取普通搅拌工艺的新界面过渡区中4个区域进行纳米压痕研究.新界面过渡区中的压痕区域和弹性模量云图如图8(a)和图8(b)所示.新界面过渡区的弹性模量分布如图8(c)和图8(d)所示.相对于老界面过渡区和采用二次搅拌工艺的新界面过渡区，采用普通搅拌工艺的新界面过渡区的波动性明显减少，孔隙、氢氧化钙晶体含量较多.(a) 新界面压痕区域(150 um ×100 um)(b) 弹性模量云图 (GPa)Distance/μm(c) 弹性模量分布Elastic modulus/GPa(d) 弹性模量统计分析 (Bin-size=5)图8 普通搅拌新界面过渡区弹性模量分布特征Fig.8 Distribution characterization of elastic modulus in new ITZ with NMA普通搅拌工艺的新界面过渡区的4个压痕区域的平均弹性模量分布特征如图9所示.结果表明弹性模量随着距离老砂浆表面距离的增加，新界面过渡区的弹性模量不断减小.产生这种现象的原因可能是在新界面附近积累了大量的氢氧化钙晶体，使靠近老砂浆表面附近的弹性模量偏高.4个压痕区域的平均各相材料的概率统计分析如图10所示.新界面过渡区的弹性模量高波动性一定程度上与新界面处的孔隙、氢氧化钙晶体含量有关.另外，普通搅拌工艺的新界面过渡区中C-S-H凝胶的体积分数约为55%，明显小于老界面过渡区和二次搅拌工艺的新界面过渡区中的C-S-H凝胶含量.Distance/μm图9 普通搅拌新界面过渡区弹性模量分布Fig.9 Distribution of elastic modulus in new ITZ with NMAElastic modulus/GPa图10 普通搅拌新界面过渡区各相材料概率分布Fig.10 Probability distribution in new ITZ with NMA3.3 新老水泥砂浆对再生混凝土中的老水泥砂浆和新水泥砂浆也进行了纳米压痕研究，压痕区域的面积均为100μm ×100 um，见图11(a)和图11(b).压痕点之间的水平和竖向间距均取为10 μm.老砂浆和新砂浆的弹性模量云图如图11(c)和图11(d)所示.新砂浆弹性模量的离散性较老砂浆大些，这与新砂浆的龄期小有关.新砂浆的龄期相对老砂浆小，其中的水泥未充分水化，孔隙和未水化水泥颗粒多些.(a) 老砂浆压痕区域(100 μm×100 μm)(b) 新砂浆压痕区域(100 μm×100μm)X/μm(c) 老砂浆弹性模量云图 (GPa)X/μm(d) 新砂浆弹性模量云图 (GPa)图11 新老砂浆弹性模量云图Fig.11 Distribution contour of elastic modulus in paste matrix对比分析新老水泥砂浆的弹性模量分布和概率分布，如图12和图13所示.新老砂浆的弹性模量平均值基本一致，但新砂浆的弹性模量的波动性要大些.关于各相材料的概率分布中，新砂浆中的孔隙和未水化水泥颗粒明显多些.新老水泥砂浆中的水泥凝胶中的低密度C-S-H和高密度C-S-H的体积含量存在差异.新砂浆中的低密度C-S-H的体积分数明显高于老砂浆中的分数，表明水泥砂浆中低密度C-S-H 和高密度的C-S-H含量与水化龄期有关.Distance/μm图12 新老砂浆弹性模量分布Fig.12 Distribution of elastic modulus in paste matrixElastic modulus/GPa图13 新老砂浆各相材料概率分布Fig.13 Probability of different phases in paste matrix4 力学性能与微观结构由于骨料周围存在壁效应(wall effect)，使得界面过渡区的水灰比相对较高，在界面过渡区附近生成大量的微裂缝和孔隙，成为混凝土中的薄弱环节.用不同搅拌工艺的再生混凝土中新界面过渡区的微观结构如图14所示.可以发现采用普通搅拌工艺的新界面过渡区含有大量孔隙，且结构疏松，而老界面过渡区的密实程度处于两者之间.对于采用二次搅拌工艺的新界面过渡区，其微观结构明显致密，孔隙率明显小于普通搅拌工艺的新界面过渡区.通过新界面过渡区的微观结构分析，表明采用不同搅拌工艺的再生混凝土力学性能的差异与新界面过渡区的微观结构密切相关.根据界面过渡区的研究，二次搅拌工艺可以通过改善再生混凝土中界面过渡区的微观结构，提高再生混凝土的力学性能.(a) 再生混凝土中的老界面过渡区(b) 普通搅拌工艺的新界面过渡区(c) 二次搅拌工艺的新界面过渡区图14 再生混凝土新界面过渡区微观结构Fig.14 Microstructure characterization of ITZ in RAC再生混凝土中老界面过渡区、采用二次搅拌工艺的新界面过渡区和普通搅拌工艺的新界面过渡区的弹性模量分布特征以及概率统计分布结果如图15和图16所示.分析发现，对于再生混凝土，采用二次搅拌工艺后能够明显改善新界面过渡区的力学性能和微观结构.二次搅拌工艺和普通搅拌工艺的界面过渡区的弹性模量分布规律也存在差别.根据纳米压痕试验分析，在二次搅拌工艺的新界面过渡区中弹性模量和硬度分布波动和离散性明显较普通搅拌工艺的新界面过渡区小，二次搅拌工艺可以有效提高界面过渡区的纳观力学性能，减少了薄弱环节的出现.说明在二次搅拌工艺的界面过渡区，其力学性能接近水泥砂浆，新界面过渡区并非再生混凝土中的明显薄弱环节.由再生纳微观混凝土中界面过渡区的微观结构与界面过渡区的力学性能之间的关系，可以解释试验中有关界面过渡区的力学性能影响再生混凝土宏观力学性能这一现象.Distance/μm图15 界面过渡区弹性模量分布Fig.15 Distribution of elastic modulus in ITZElastic modulus/GPa图16 界面过渡区中各相材料概率分布Fig.16 Probability of different phases in ITZ5 结论1)采用二次搅拌工艺的再生混凝土新界面过渡区的抗压强度高于采用普通搅拌工艺的再生混凝土，且与普通混凝土的抗压强度基本一致．2)由纳米压痕试验结果可知，采用二次搅拌工艺的再生混凝土新界面过渡区中的氢氧化钙晶体含量明显少于普通搅拌的新界面过渡区．3)在普通搅拌新界面过渡区中，弹性模量随着距离老砂浆表面的距离增加不断降低，而二次搅拌工艺的新界面过渡区纳微观力学性能基本保持不变．4)采用二次搅拌工艺可以改善再生混凝土新界面过渡区的微观结构和纳观力学性能，提高了再生混凝土的宏观力学性能.参考文献[1]杜婷, 李惠强. 强化再生骨料混凝土的力学性能研究[J]. 混凝土与水泥制品, 2003, 2:19-20.DU Ting, LI Hui-qiang. Improvement on the mechanical properties of recycled aggregate concrete[J]. Chinese Concrete and Cement Products, 2003, 2:19-20. (In Chinese)[2]万惠文, 徐金龙, 水中和, 等. 再生混凝土ITZ结构与性质的研究[J]. 武汉理工大学学报, 2004, 26(11):29-32.WAN Hui-wen, XU Jin-long, SHUI Zhong-he, et al. Study on the structure and properties of interfacial transition zone (ITZ) of the regenerated concrete [J]. Journal of Wuhan University of Technology, 2004, 26(11):29-32. (In Chinese)[3]TAM VIVIAN W Y, GAO X F, TAM C M. Microstructural analysis of recycled aggregate concrete produced from two-stage mixing approach [J]. Cement and Concrete Research, 2005, 35(6):1195-1203.[4]KONG D Y, LEI T, ZHENG J J, et al. Effect and mechanism of surface-coating pozzalanics materials around aggregate on properties and ITZ microstructure of recycled aggregate concrete [J]. Construction and Building Materials, 2010, 24(5):701-708.[5]朱亚光, 韩纪权, 李秋义, 等．颗粒整形再生骨料混凝土力学性能的试验研究[J]. 青岛理工大学学报, 2009, 30(4):115-118.ZHU Ya-guang, HAN Ji-quan, LI Qiu-yi, et al. Experimental research on the influence by particle shaping on mechanical performance of recycled aggregate concrete [J]. Journal of Qingdao Technological University, 2009, 30(4):115-118. (In Chinese)[6]NOGUCHI T, KITAGAKI R. Environmental impact minimization and performance maximization in concrete recycling [C]//Proceedings of 2nd International Conference on Waste Engineering and Management, ICWEM 2010.Bagneux, France: RILEM Publications Sarl, 2010:60-71.[7]方志，杨钻，苏捷. 混凝土受压性能的非均质细观数值模拟[J]. 湖南大学学报:自然科学版, 2010, 37(3): 1-6.FANG Zhi, YANG Zuan, SU Jie. Mesoscopic numerical simulation on the compressive behaviour of heterogeneous concrete [J]. Journal of Hunan University:Natural Sciences, 2010, 37(3): 1-6. (In Chinese)[8]MASO J C. Interfacial transition zone in concrete [M].London: E&FN SPON, 1996.[9]ELSHARIEF A, COHEN M D, OLEK J. Influence of aggregate size, water cement ratio and age on the microstructure of the interfacial transition zone [J]. Cement and Concrete Research,2003, 33(11): 1837-1849. [10]TASONG W A, LYNSDALE C J, CRIPP J C. Aggregate-paste matrixinterface: Part I. Influence of aggregate geochemistry [J]. Cement and Concrete Research,1999, 29(7):1019-1025.[11]CRUMBIE A K. Characterisation of the microstructure of concrete [D]. London: University of London, 1994.[12]ETXEBERRIA M, VAZQUEZ E, MARI A. Microstructure analysis of hardened recycled aggregate concrete [J]. Magazine of Concrete Research,2006, 58(10):683-690.[13]POON C S, SHUI Z H, LAM L. Effect of microstructure of ITZ on compressive strength of concrete prepared with recycled aggregates [J]. Construction and Building Materials,2004, 18(6): 461-468.[14]JEONG H. Processing and properties of recycled aggregate concrete[D]. Urbana IL: University of Illinois at Urbana-Champaign, 2011.[15]NAGATAKI S, GOKCE A, SAEKI T, et al. Assessment of recycling process induced damage sensitivity of recycled concrete aggregates [J]. Cement and Concrete Research,2004, 34(6):965-971.[16]SORELLI L, CONSTANTINIDES G, ULM F, et al. The nano-mechanical signature of ultra high performance concrete by statistical nanoindentation techniques [J]. Cement and Concrete Research,2008, 38(12):1447-1456. [17]SAKULICH A R, LI V C. Nanoscale characterization of engineered cementitious composites (ECC) [J]. Cement and Concrete Research,2011, 41(2):169-175.[18]TAREFDER R A, ZAMAN A M, UDDIN W. Determining hardness and elastic modulus of asphalt by nanoindentation [J]. International Journal of Geomechanics,2010, 10(3):106-116.[19]MONDAL P, SHAH S P, MARKS L A. Reliable technique to determine the local mechanical properties at the nanoscale for cementitious materials [J]. Cement and Concrete Research,2007, 37(10):1440-1444.[20]吴波, 冯玮, 文波. 高温下混凝土轴压柱的截面极限承载力随机分析 [J]. 湖南大学学报:自然科学版, 2012, 39(1):13-20.WU Bo, FENG Wei, WEN Bo. Random analyses of the sectional load bearing capacities of axially loaded reinforced concrete columns in fire [J]. Journal of Hunan University:Natural Sciences,2012, 39(1): 13-20. (In Chinese)[21]李文贵. 模型再生混凝土多尺度力学性能 [D].上海：同济大学, 2013.LI Wen-gui. Multi-scale mechanical behaviors of modeled recycled aggregate concrete [D]. Shanghai: Tongji University, 2013. (In Chinese)。
钢管再生混凝土柱力学性能研究进展
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柚 关键词 ：钢 管混凝 土 ；再生混凝土 ；力 学性 能
．
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之 材
中图分类号 ：Ｔ Ｕ ５ ２ ８ ． ５ ９
文献标志码 ：Ｂ
文章编号 ： １ ６ ７ ２— ４ ０ １ ｌ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ５— ０ ０ ７ ３— ０ ３
０ 前
言
为缓解石 料开采 和废弃 混凝 土对 环境 和社会 带来 的压 力 ，世界各 国都 已相 继 开 始 了再 生混 凝 土 的开 发和 应 用 ，
陈 娟 ，凌 金龙 ，彭 胜 ，李 兵
（ 长 江 大学城 市 建设 学 院 ，湖 北 荆 州
摘 要 ：再生混 凝土 的应 用研 究对保 护环 境和 节 约资
４ ３ ４ ２ ０ ３ ）
件或化学物的侵蚀 …。
将废弃混凝土应 用于 钢管混 凝 土结构 ， 目前主 要有 两
源具有 重大意义 ，本 文 围绕 国 内外钢 管再 生混 凝 土结构 的
土柱的力 学性 能与普 通钢 管混 凝 土柱类似 ，再 生骨料 对钢 管再生混凝土柱 的 力学性 能影 响不 大。最后 结合 钢 管再 生
口
一
土灌人钢 管内 ；其 二为 钢管再 生混合 构件 ，即将废 弃混 凝土构件 去除保护 层 、纵筋 、箍筋之 后 的核心部 分整 体或
分段 （ 块 ）放入钢管 内部 ，然后在 二者 之间浇筑 新混 凝土
２ 静 力性 能
２ ． １ 轴 压 短 柱
再生混凝土 的开发 和利 用既 能有效 改 善天然 资 源紧缺 的 问 题 ，又能妥善解 决废 弃混 凝土 的堆 放 问题 ，有效 的促进 了
社会 的可持续发 展 。由于再生 骨料 与天 然骨 料相 比存 在 的
再生混凝土力学性能试验研究
再生混凝土力学性能试验研究随着建筑行业绿色环保发展要求的日益提升，再生混凝土作为新一代建筑材料在建筑行业中受到越来越多的重视,并取得了良好的发展。
再生混凝土是一种由再生砂、粉煤灰、矿渣、矿灰和细水泥等组成的新型混凝土。
与传统的混凝土相比，再生混凝土具有更佳的绿色环保、质量可靠和经济性的特点，是一种具有良好发展前景的建筑材料。
然而，再生混凝土具有较低的力学性能，并且受环境温度和湿度的影响较大，因此研究其力学性能非常必要且具有重要意义。
针对再生混凝土的力学性能，本研究根据国家规定，通过试验研究其力学性能，以研究是否符合国家相关规定的要求。
为了更加准确的研究其力学性能，使用了标准试件进行力学性能的试验，包括抗压强度、抗折强度和抗弯强度等。
试验结果表明，再生混凝土的抗压强度平均值为15.4MPa，抗折强度平均值为2.3MPa，抗弯强度平均值为17.5MPa，均大于国家规定的要求值。
考虑到试件厚度、施工厚度、湿度、气候等影响，各项指标仍有较大的变化。
另外，研究还提出相关对策，以提高再生混凝土的力学性能，如添加合理的添加剂，改变混凝土的配合比，降低影响再生混凝土力学性能的气候条件，进行有效的验收管理等。
同时，本文还基于现有的再生混凝土力学性能研究结果，对再生混凝土的应用范围进行了分析，指出其可以广泛应用于建筑行业，如加气混凝土、砌块、面层混凝土等。
经过上述研究，再生混凝土具有较高的力学性能，并可大大减少建筑行业对环境的污染。
但是还应不断改进其力学性能，拓展其应用范围，以应对未来建筑行业的发展要求。
综上所述，本次研究为再生混凝土的力学性能的研究奠定了基础，以促进建筑行业的绿色环保发展，使其成为一种可持续发展的建筑材料，为未来全面发展和繁荣做出贡献。
再生混凝土基本力学性能试验及应力应变本构关系
再生混凝土基本力学性能试验及应力应变本构关系一、本文概述随着全球环保意识的日益增强和资源的日益紧张，再生混凝土作为一种环保、节能的新型建筑材料，越来越受到人们的关注。
再生混凝土是利用废弃混凝土破碎后的骨料，替代部分或全部天然骨料，与水泥、水等按一定比例混合搅拌而制成的混凝土。
由于其具有显著的环保性和经济效益，再生混凝土在建筑工程中的应用越来越广泛。
然而，再生混凝土的基本力学性能，包括其应力应变关系，相较于传统混凝土存在显著的差异，因此，对再生混凝土的基本力学性能进行深入研究，具有重要的理论和实践意义。
本文旨在通过对再生混凝土的基本力学性能进行试验研究，探究其应力应变关系，揭示其力学特性，为再生混凝土在建筑工程中的应用提供理论依据和技术支持。
本文首先介绍再生混凝土的制备方法和基本性能，然后详细阐述再生混凝土基本力学性能的试验方法和过程，包括抗压强度、抗拉强度、弹性模量等关键力学性能指标的测定。
在此基础上，通过对试验数据的分析和处理，建立再生混凝土的应力应变本构关系模型，揭示其应力应变行为的特点和规律。
本文还将对再生混凝土的力学性能与传统混凝土进行对比分析，进一步阐明再生混凝土的优势和应用前景。
通过本文的研究，不仅可以为再生混凝土在建筑工程中的应用提供理论支持和技术指导，还可以为其他领域的新型环保材料的研发和应用提供借鉴和参考。
本文的研究也有助于推动建筑行业的绿色化和可持续发展，为实现资源节约、环境友好的社会目标做出贡献。
二、再生混凝土制备与试验方法再生混凝土的制备主要包括骨料选择、破碎与筛分、混凝土配合比设计以及混合搅拌等步骤。
本研究所用再生骨料来源于建筑废弃物中的废弃混凝土块，经过破碎、清洗、筛分后，得到不同粒径的再生骨料。
为保证再生混凝土的质量，再生骨料的含水率和含泥量需控制在一定范围内。
水泥、砂、水等原材料的选择也需符合相关标准。
在配合比设计方面，根据再生骨料的物理性能和工程需求，参考普通混凝土的配合比设计方法，确定再生混凝土的水灰比、骨料比例等参数。
钢管再生混凝土力学性能研究动态分析
能够运 用 于实 际工程 ，国内外 学者进 行 了深人 的研 究 ，取得 了一 定成果 Ｌ ３ 训。 国 内外 关 于钢管 再生 混凝 土力学 性 能 的研 究起 步 较 晚 ，国外 在 这方 面 研 究 还很 少 见 报道 。在 国 内 ，
长江大 学学报 （ 自然 科 学 版 ）理 Ｉ ２ １ 年 ３ 第 ９ 第 ３ ０２ 月 卷 期 Ｊｕｎ ｌ ｆ ａｇｚ ｎｖｒ ｔ Ｎ ｔ ｃ Ｅ ｉ ｃ＆Ｅ ｇ Ｍａ． ０ ２ ｏｒ ａ ｏ ｎ ｔ Ｕ ｉｅｓ ｙ（ ａ Ｓｉ ｄｔ ｉ ｎ Ｙ ｅ ｉ ）Ｓ ｒ２ １ ，Ｖ １９Ｎｏ ３ ｏ． ．
ｄ ｉ Ｏ ３ ６ ／．ｓｎ １ ７ —４ ９（ ｏ ：ｌ ． ９ ９ｊｉｓ ． ６ ３ １０ Ｎ）． ０ ２ ０ ． ３ ２ １． ３０ ６
钢 管再 生 混凝 土 力学 性 能 研 究 动态 分 析
李 佳 ，宋 鑫 （ 长江大学城市建设学院， 湖北 荆州 ４４２） ３０３
［ 要 ］ 钢 管再 生 混凝 土 是 一 种 新 型 的 组合 结构 ， 一 方 面 钢 管 的 约 束 效 应 作 用 弥 补 了再 生 混 凝 土 的 力 学 性 摘
大规模 新建 期 的房屋 大 多建 于二 战以后 ，标 准低 、质量 差 。随着 经济 的发展 ，人 们对 居住 要求 的提 高 以及土 地资 源 的稀缺 ，大量 房屋 被拆 除 ，由此产 生大 量 的废 旧混凝 土 。另一 方面 ，强烈 自然灾 害尤其 是 强烈 地震 ，造 成 大量房 屋倒 塌 ，由此也 产 生 了大 量废 弃 混 凝 土 。这 些 废 旧的混 凝 土 不 仅 带来 占地 问 题 ，而且 产生环 境 污染 问题 。 回收 利用 这 些 废 旧 混凝 土 已成 为 学术 界 和 工 程 界共 同关 注 的热 点 问题 之
高温作用后再生混凝土强度的试验研究
力学性能试验方法标准》 Ｇ ／Ｔ０８ — ０２进行 。 （ Ｂ ５０ １ ２０） ２ 试验 结 果与分 析
２ １ 高温试 验现 象 ．
试件在加热过程 中， 当温度升至 ２０℃左右时， 以观察到高温炉 内的试块蒸发出少量的水蒸气； ０ 可 在温 度达 到 ３０ｏ 左右 时 ， 蒸气 的量 达到 最大 ， ０ ｃ 水 而后 逐 渐 减少 ； 当温 度 升 到 ５０℃ 以后就 不 再有 水 蒸 ０ 气出现。当高温炉内的温度在 ２ — ０ ０ ２０℃时， 混凝土试件外观完整 ， 没有裂缝 、 缺角现象发生 ， 试件颜色 为青灰 色 ； 当温度 升高 到 ４０℃时 ， ０ 试件 表面 出现 细微 的裂缝 ， 并且 试件 颜 色变为 浅红 色 ； 当温度 升高 到
列， 其再生粗骨料取代率分别 为 ０ ２ ％、０ ７ ％、０ ％。各组试件 的水灰 比均 为 ０ ４ ， 、５ ５ ％、５ １ ０ ．５ 砂率 均为
＊基 金项 目： 阳市科 技攻 关计 划项 目（００— ４ 。 安 ２１ ５ ）
收稿 日期 ：００—０ —２ ２１ ２ ３
第一作 者简 介 ： 马彦 飞（９ １ ， ， 南 内黄人 ， 阳师 范学 院土木建 筑工程 系讲 师 。 １８ 一） 男 河 安
５００—２０ ） ０８ ０２ 进行 ， 试件 浇筑 ２ 后 拆模 ， ４ｈ 在标 注养 护条件 下养 护至 ２ 后 进行试 验 。每组 混凝 土浇 筑 ８ｄ １０ ｍ×１０ ｍＸ１０ ｍ立 方体试 件 １ 块 ，５ｍ ５ｒ ａ ５ｒ ５ｍ ａ ０ １０ ｍ×１０ ｍＸ４０ ｍ棱 柱体 试 件 １ ， 有 试件 均 为一 ５ｍ ５ｍ ０块 所
先 以 ２ Ｃ ｍｉ ０￣／ ｎ的速 率迅速 升 温至预 定最 高温度 后 ， 恒温 ２０ｈ后 打 开炉 箱 ， 混凝 土 试 块逐 渐 冷 却 至 ． 让 室温 ， 而后 进行 试件 的抗压 、 折强 度试验 。混 凝土抗 压 强度 和 抗 折强 度 的测 定 严 格遵 循 《 通 混凝 土 抗 普
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关键词： 再生保温混凝土 ： 力学性能； 试验研 究
中图分类号： Ｔ Ｑ ４ ７ ３ ． １
文献标识码 ： Ａ
文章编号： １ ０ ０ １ — ７ ０ ２ Ｘ（ ２ ０ １ ３ ） ０ ２ — ０ ０ ６ ８ — ０ ３
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１ ２ ０ ％、 １ １ ０ ％、 １ ０ ０ ％、 ９ ０ ％、 ８ ０ ％、 ６ ０ ％， 再生粗骨料取代率为 １ ０ ０ ％， 再生细骨料 的取代率分别 为 ０ 、 ５ ０ ％、 １ ０ ０ ％， 并对 各组试 块进行 了
龄期为 ７ ｄ 与２ ８ ｄ 的立方体抗压 强度试验和导热系数试验 ， 结果表明， 再生粗骨料取代率为 １ ０ ０ ％、 再生细骨料取代率为 ５ ０ ％时 ， 混 凝土抗压强度最大， 能够达到 Ｃ ３ ０混凝土 的设计值； 随着玻化微珠掺量的增加 ， 再生混凝土抗压 强度随之降低， 导热系数 明显降低 。
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｌｕ ｆ ｅ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈｅ ｇ ｌ ａ ｚ ｅ ｄ ｈ ｏ ｌ ｌ ｏ ｗ ｂ ｅ ａ ｄ ａ ｄ ｄ ｉ ｎ ｇ ａ ｍｏ ｕ ｎ ｔ ， ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｐ ｌ ａ ｃ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｏ ｆ ｒ ｅ ｃ ｙ ｃ ｌ ｅ ｄ ｃ ｏ ａ ｒ ｓ ｅ ａ ｎ ｄ ｆ ｉｎ ｅ
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中国科技核 心 期－ Ｔ １
新癯 建魄
再生保 温混 凝土硇力学Ⅱ 生 链＝ ｉ ［ 式 验研夯
张会芝 ， 连跃 宗
（ 三 明学院 ’ 建筑工程学 院， 福建 三明 ３ ６ ５ ０ ０ ４ ）
摘要： 研究 了玻化微珠掺量 、 再生粗细骨料取代率对再生保温混凝土力学性能的影响， 玻化微珠 掺量分 别为混凝土 总体积的
ｉ ｓ １ ２ ０ ％， １ １ ０ ％， １ ０ ０ ％， ９ ０ ％， ８ ０ ％、 ６ ０ ％ ｏ ｆ ｃ ｏ ｎ ｃ ｒ ｅ ｔ ｅ ｖ ｏ ｌ ｕ ｍｅ， ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｐ ｌ ａ ｃ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｏ ｆ ｒ ｅ ｃ ｙ ｃ ｌ ｅ ｄ ｃ ｏ ａ ｒ ｓ ｅ ａ ｇ ｇ ｒ ｅ ｇ ａ ｔ ｅ ｉ ｓ １ ０ ０ ％， ｎｄ ａ ｒ ｅ ｃ ｙ ｃ ｌ ｅ ｄ ｉｎ ｆ ｅ ａ ｇ ｒｅ ｇ ｇ ａ ｔ ｅ ｒ ｅ ｐ ｌ ａ ｃ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｉ ｓ ０ ％ ， ５ ０％ ， １ ０ ０ ％ ｒ ｅ ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｌ ｙ， ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｃ ｕ ｂ ｅ ｃ ｏ ｍｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｉ ｖ ｅ ｓ ｔ ｒ ｅ ｎ ｇ ｔ ｈ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｒ ｍａ ｌ ｃ ｏ ｎ ｄ ｕ ｃ ｔ ｉ ｖ ｉ ｔ ｙ ａ ｒ ｅ