再生骨料混凝土弹性模量实验研究_郭远臣
不同温度下再生骨料沥青混凝土动态抗压性能研究
不同温度下再生骨料沥青混凝土动态抗压性能研究
董静;王颖;于成洋;刘云贺;宁致远;陈亮亮
【期刊名称】《水力发电学报》
【年(卷),期】2024(43)3
【摘要】为进一步研究再生骨料沥青混凝土在水工建筑物中的适用性,本文在不同温度环境中对再生骨料水工沥青混凝土的动态力学特性进行试验研究。
对再生骨料水工沥青混凝土在温度为-10℃~10℃和应变速率为10^(-5)~10^(-2)s^(-1)的条件下进行动态抗压性能试验研究。
试验结果表明:再生骨料水工沥青混凝土的抗压强度和弹性模量与温度成反比关系,与加载速率成正比关系;峰值应变与温度成正比关系,与加载速率成反比关系。
通过温度影响因子和相关性系数分析,发现抗压强度和弹性模量随着温度升高逐渐减小并趋于某一定值。
【总页数】10页(P84-93)
【作者】董静;王颖;于成洋;刘云贺;宁致远;陈亮亮
【作者单位】西安理工大学省部共建西北旱区生态水利国家重点实验室;中建八局第二建设有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TV441
【相关文献】
1.不同服役年限再生粗骨料对混凝土抗压性能影响的试验研究
2.再生细骨料对再生骨料混凝土抗压性能影响研究
3.不同温度环境中沥青混凝土动态抗压性能试验研
究4.不同性能再生骨料的CO_(2)强化及其对混凝土抗压强度的影响5.不同养护条件下3D打印再生细骨料混凝土抗压强度性能研究
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不同等级粉煤灰制备再生混凝土的试验研究
图 ２ 粉 煤灰 对 再 生混 凝 土 强度 影 响
Ｆｉ ． Ｅｆｅ ｔ ｆｆｙ ａ ｈ ｓ ｔ ｏ ｒ ｓ ｉｅ ｇ２ ｆ ｃ ｌ ｓ ｅ Ｏ ｃ ｍｐ ｅ ｓｖ ｏ ｓ ｒ ｎ ｔ ｆｒ ｃ ｃｅ ｏ ｃ ｅ ｅ ｔｅ ｇｈ ｏ ｅｙ ｌｄｃ ｎ ｒｔｓ
对于 Ⅲ级粉煤灰 ，当粉煤灰取代 率为 １ ％时，拌合 物 ｏ 坍落度最小 ，说明拌合物 流动性较 差；当粉煤灰 取代 率为 ２ ％时拌合物坍落度最 高 ，拌合物 流动性最 好 。随着 粉煤 Ｏ 灰取代率 的不 同，坍落 度出现 了一 定的波 动性 ，在取 代水
人工和机械破 碎制 备 而成 ，最 大粒径 为 ３ ．ｍｍ，连 续级 １５ 配 ；骨料性能见表 ３ 。
表 ３ 试 验 用 骨 料 性 能
Ｔａ ． Ｐｒ ｐ ｒｉｓｏ ｈ ｇ ｒｇ ｔ ｏ ｘ ｅ ｉ ｎ ｓ ｂ３ ｏ ｅ ｔ ｆｔ ｅａ ｇ ｅ ａ ｅｆｒｅ ｐ ｒｍｅ ｔ ｅ
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橡胶钢纤维再生骨料混凝土轴压和断裂性能研究的开题报告
橡胶钢纤维再生骨料混凝土轴压和断裂性能研究的开题报告一、课题背景钢纤维再生骨料混凝土作为一种新型的环保建材，具有广泛的应用前景。
本研究将研究橡胶钢纤维再生骨料混凝土的轴压和断裂性能，目的是探究该材料在工程实践中的应用价值。
二、研究内容1. 橡胶钢纤维再生骨料混凝土的制备方法研究。
2. 轴压试验：（1）设计橡胶钢纤维再生骨料混凝土轴压试验方案。
（2）分析试验结果，探究混凝土的轴压性能，并与普通混凝土进行对比分析。
3. 断裂试验：（1）设计橡胶钢纤维再生骨料混凝土断裂试验方案。
（2）分析试验结果，探究混凝土的断裂性能，并与普通混凝土进行对比分析。
三、研究意义1. 探究橡胶钢纤维再生骨料混凝土的性能，为其在工程实践中的推广应用提供依据。
2. 拓展钢纤维再生骨料混凝土的应用领域，使其在环保建材领域得到更广泛的应用。
3. 为环保建材领域能源节约、环保、可持续发展做出贡献。
采用综合试验方法，结合对试验结果的分析，探究橡胶钢纤维再生骨料混凝土的轴压和断裂性能。
五、研究方案1. 材料实验：（1）采用橡胶钢纤维再生骨料和水泥、砂、石头等材料，制备混凝土试件。
（2）对混凝土试件进行材料实验，包括密度、抗压强度、吸水变形率等。
2. 轴压试验：（1）根据试验设计方案，进行橡胶钢纤维再生骨料混凝土的轴压试验。
（2）记录试验数据，绘制应力-应变曲线，分析轴压性能。
3. 断裂试验：（1）根据试验设计方案，进行橡胶钢纤维再生骨料混凝土的断裂试验。
（2）记录试验数据，分析断裂性能。
4. 混凝土力学性质仿真测试：通过Ansys软件对混凝土试验结果进行力学性质仿真分析，验证试验数据的有效性。
六、预期成果1. 橡胶钢纤维再生骨料混凝土的轴压和断裂性能。
2. 对比分析橡胶钢纤维再生骨料混凝土与普通混凝土的性能表现。
3. 揭示橡胶钢纤维再生骨料混凝土的应用价值和推广空间。
1. 混凝土试件制备的质量控制。
2. 轴压和断裂试验的参数设计和控制。
MMA强化再生粗骨料混凝土力学性能试验研究
MMA强化再生粗骨料混凝土力学性能试验研究范玉辉;王宁【期刊名称】《河南理工大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2024(43)1【摘要】目的为了提高再生粗骨料混凝土的性能,扩大再生粗骨料混凝土在工程中的使用范围。
方法采用聚合物-甲基丙烯酸甲酯(MMA)单体浸渍,然后聚合的方法对再生粗骨料进行了强化研究。
对聚合温度、聚合时间、再生粗骨料含水率等因素对MMA强化再生粗骨料效果的影响及强化后的再生粗骨料对再生粗骨料混凝土力学性能的影响进行了分析。
结果研究结果表明:MMA强化再生粗骨料时的最佳聚合温度为60℃,最佳聚合时间为24 h,MMA强化可以有效改善再生粗骨料的吸水率和压碎指标等物理性能,对再生粗骨料进行预干燥处理可以使再生粗骨料的吸水率和压碎指标等物理性能得到进一步提升;MMA强化处理后的再生粗骨料混凝土3d、7d、14d和28d立方体抗压强度分别比普通再生粗骨料混凝土提高了26.9%,20.3%,21.4%,23.9%,轴心抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度和弹性模量等力学性能分别比普通再生粗骨料混凝土提高了20.9%、14.7%、12.2%和8.3%,同时再生粗骨料混凝土的延性也得到了显著改善。
结论MMA单体浸渍,然后进行聚合的方法可以有效改善再生粗骨料性能,从而提高再生粗骨料混凝土的力学性能。
【总页数】7页(P189-195)【作者】范玉辉;王宁【作者单位】河南理工大学土木工程学院【正文语种】中文【中图分类】TU5【相关文献】1.强化再生粗骨料配制的再生混凝土的试验研究2.再生粗骨料强化预处理对再生混凝土基本力学性能影响研究3.再生粗骨料混凝土的强化及力学性能试验研究4.预浸纳米SiO_(2)溶液强化再生粗骨料混凝土力学性能试验5.MMA强化建筑垃圾再生粗骨料对混凝土性能影响研究因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
建筑垃圾再生骨料物理性能研究
２００８年第９期ｗｗｗ．ｂｒｉｃｋ－ｔｉｌｅ．ｃｏｍ２００８Ｂｒｉｃｋ＆Ｔｉｌｅ砖瓦建筑垃圾再生骨料物理性能研究郭远臣孙可伟林志伟（昆明理工大学废弃物资源化国家工程研究中心，云南昆明６５００３３）摘要：再生混凝土骨料的基本性能特别是物理性能直接影响再生混凝土的性能，因此对建筑垃圾再生骨料物理性能的研究非常重要；本文主要从压碎指标值、表观密度、吸水率、含泥量与骨料自身粒径、原生混凝土强度关系的角度进行深入研究；研究表明，再生骨料的质量在很大程度上取决于建筑垃圾中原生混凝土的物理性能。
关键词：建筑垃圾；再生混凝土骨料；再生骨料混凝土；物理性能中图分类号：ＴＵ５２２．０９文献标识码：Ａ文章编号：１００１－６９４５（２００８）０９－００９８－０３ＳｔｕｄｙｏｎｐｈｙｓｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｗａｓｔｅａｓｒｅｃｙｃｌｅｄａｇｇｒｅｇａｔｅＧＵＯＹｕａｎ￣ｃｈｅｎ，ＳＵＮＫｅ￣ｗｅｉ，ＬＩＮＺｈｉ￣ｗｅｉＡｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｐｈｙｓｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｒｅｃｙｃｌｅｄｃｏｎｃｒｅｔｅａｇｇｒｅｇａｔｅｄｉｒｅｃｔｌｙａｆｆｅｃｔｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｒｅｃｙｃｌｅｄｃｏｎｃｒｅｔｅ．Ｓｏｉｔｉｓｖｅｒｙｉｍｐｏｒｔａｎｔｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅｐｈｙｓｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｗａｓｔｅａｓｒｅｃｙｃｌｅｄａｇｇｒｅｇａｔｅ．Ｔｈｅｔｅｓｔｉｓｍａｄｅａｓｖｉｅｗｅｄｆｒｏｍｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｃｒｕｓｈｉｎｇｉｎｄｅｘｖａｌｕｅ，ａｐｐａｒｅｎｔｄｅｎｓｉｔｙ，ｗａｔｅｒａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ，ｍｕｄｃｏｎｔｅｎｔａｎｄｔｈｅａｇｇｒｅｇａｔｅｓｉｚｅ，ｒｉｇｉｎａｌｃｏｎｃｒｅｔｅｓｔｒｅｎｇｔｈ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｑｕａｌｉｔｙｏｆｒｅｃｙｃｌｅｄａｇｇｒｅｇａｔｅｉｓｕｐｔｏｔｈｅｐｈｙｓｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｏｒｉｇｉｎａｌｃｏｎｃｒｅｔｅｉｎｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｗａｓｔｅｔｏａｃｅｒｔａｉｎｄｅｇｒｅｅ．ＫｅｙＷｏｒｄｓ：ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｗａｓｔｅ；ｒｅｃｙｃｌｅｄａｇｇｒｅｇａｔｅ；ｒｅｃｙｃｌｅｄａｇｇｒｅｇａｔｅｃｏｎｃｒｅｔｅ；ｐｈｙｓｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｙ本栏编辑：李密芳１引言近年来我国城镇建设一直处于高速发展期，每年建成的房屋面积高达１６亿ｍ３～２０亿ｍ３，超过了所有发达国家年建成建筑面积的总和［１］。
再生混凝土抗压强度与弹性模量试验研究
价值工程0引言我国建筑业存在着两个主要问题：第一，为了满足天然砂石骨料对建筑的巨大需求，大量地采石对生态环境有很大的影响；第二，旧建筑的翻新或拆除，大量的建筑垃圾被运送到城市周边，只进行简单填埋或露天堆放处理[1-2]，造成了环境污染严重问题[3-4]。
再生混凝土[5]是指将废弃混凝土破碎、清洗、分级后，按一定的比例掺入再生骨料，部分或者全部替代天然骨料制成的混凝土。
对于再生的混凝土的研究，国内外学者有很多学术成果，王智威[6]和施养杭[7]对不同来源再生骨料混凝土的抗压强度进行了研究，结果表明：骨料的来源不同对混凝土的抗压强度影响不大。
彭玉林、龚爱民[8]等研究了不同强度等级的再生混凝土的性能，研究发现随着取代率的增加，再生混凝土的弹性模量逐渐降低。
由于骨料来源复杂，原生混凝土的强度等级、不同的服役年限等因素都会对制备的再生混凝土性能造成一定的影响。
本文根据国家规范《混凝土用再生粗骨料》GB/T 25177-2010[9]中压碎指标和吸水率两个性能指标收集了Ⅰ类和Ⅱ类再生粗骨料，研究在不同取代率条件下，不同再生骨料类型，对再生混凝土的抗压强度和弹性模量的影响。
1试验设计1.1试验原材料本研究收集了两类再生粗骨料，Ⅰ类再生粗骨料来源于学校道路改造工程中产生的废旧混凝土，经破碎筛分后得到的，记为RAⅠ；Ⅱ类再生粗骨料来源于湖北慧迪再生资源开发利用有限公司，记为RAⅡ；试验采用的是粒径为4.75~25mm的天然骨料，连续级配碎石，粗骨料的物理性能指标见表1。
细骨料采用的是天然河砂，细度模数为2.8；水泥是P.O42.5级普通硅酸盐水泥，由华新水泥（鄂州）有限公司生产的，主要技术指标见表2；试验用水为武汉市普通自来水；减水剂采用聚羧酸高效减水剂，其固含量为15%，呈淡黄色液体。
骨料分类粒径/mm级配压碎指标（%）吸水率（%）表观密度（kg/m3）天然粗骨料RAⅠRAⅡ4.75-25连续1011170.62.94.6267325392534表1粗骨料性能指标表2水泥技术指标型号标准稠度用水量/%安定性凝结时间/min抗压强度/MPa抗折强度/MPa初凝终凝3d28d3d28d P.O42.528.1合格23129625.347.9 4.87.91.2配合比设计本文设计的基准混凝土的强度等级为C30，按照《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55-2011[10]进行配合比设计，本次试验考虑了五种不同再生粗骨料取代率，即0、30%、50%、70%和100%，试验配合比见表3。
再生混凝土弹性模量变化规律试验研究
变化 规律 试 验研 究。试验 结 果分 析表 明 ： 生 混 凝 土 中骨料 、 泥 浆基 体 、 渡 区等 因素 对 混 再 水 过 凝 土结 构 的影 响与普 通基 准混凝 土存在 差 异 ， 导致 在 同强度 等 级 的再 生 混凝 土 中 ， 弹 性模 量 其
Ｅｘ ｒｍ ｅ ａ ｔ ｙ ｏ ｈｅ Ｖａ ｉｔｏ Ｌａ ｏ ａ ｔｃ Ｍ ｏ ｕｌ ｓ ｐｅ ｉ ｎｔ ｌＳ ｕｄ ｎ ｔ ｒａ ｉｎ ｗ ｆＥｌ ｓｉ ｄ ｕ ｏ ｃ ｃｅ ｇ ｒ ｇ ｔ ｎ ｒ ｔ ｆＲｅ ｙ ｌｄ Ａ ｇ ｅ ａ ｅ Ｃｏ ｃ ｅ ｅ
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再 生 混 凝 土 弹 ， 模 量 变 化 规 律 试 验 研 究 Ｉ 生
彭 玉林 ， 爱民 ， 海燕 ， 龚 孙 李丽生
再生混凝土材料性能试验研究的开题报告
再生混凝土材料性能试验研究的开题报告一、研究背景和意义随着城市化进程的加快和人口增长的不断加剧，建筑业的发展越来越重要。
然而，传统的建筑材料如钢筋混凝土会带来很多环境问题，例如大量使用矿物资源和能源，以及产生大量二氧化碳。
因此，如何开发出符合环保要求的建筑材料，也成为现今建筑材料研究领域的难题之一。
再生混凝土作为一种新型建筑材料，具有良好的环保效益、可持续性、节约资源等特点，已经引起了广泛的关注。
虽然再生混凝土的优势已经被广泛认可，但是在实际应用过程中，其材料性能问题仍然存在。
例如，再生混凝土的抗压强度、持久性和耐久性等方面都需要进一步研究。
因此，针对这些问题，进行再生混凝土材料性能试验研究，对于促进其在工程领域的应用具有重要意义。
二、研究内容和方法本研究将以再生混凝土为研究对象，主要探讨其物理性能和力学性能等方面的问题，为深入了解再生混凝土的材料特性提供支持。
具体研究内容包括：1. 再生混凝土的常规物理性能测试：比如密度、吸水率、孔隙率等。
2. 再生混凝土的力学性能测试：比如抗压强度、抗拉强度、弹性模量等。
3. 利用扫描电子显微镜分析再生混凝土的微观结构。
研究方法主要包括：1. 参考国内外文献及标准，制定试验方案，设计试验样品。
2. 采用万能试验机、压力试验机等设备，对试样进行物理性能和力学性能测试。
3. 利用扫描电子显微镜对再生混凝土的微观结构进行观察和分析。
三、预期成果通过本次研究，预期可以得出如下结论：1. 分析再生混凝土的常规物理性能和力学性能，包括其抗压强度、抗拉强度、弹性模量等方面的表现，并与传统钢筋混凝土进行对比。
2. 制定评估标准或方法，使用上述结论评价再生混凝土在工程应用中的实际性能。
3. 分析再生混凝土的微观结构，探讨其与材料性能之间的关系。
四、研究计划1. 阶段一（两周）：文献调研、试验方案设计、试样制备2. 阶段二（四周）：常规物理性能测试、力学性能测试3. 阶段三（两周）：扫描电子显微镜观察和分析4. 阶段四（两周）：结论总结、成果撰写五、参考文献1. 杨志云, 姜珍珍. 再生混凝土试验研究[J]. 建筑技术开发, 2019, 48(11):176-177.2. 孙玉香, 陈贵洲, 薛丹丹. 再生混凝土的力学性能试验研究[J]. 水利与建筑工程学报, 2020, 18(4):90-93.3. 王亮, 陈海东. 水泥基再生混凝土的力学性能研究[J]. 现代建筑材料, 2018, 19(6):87-90.。
郭远臣, 孙可伟, 孙
第35卷第3期2010年6月昆明理工大学学报(理工版) htt p ://www .kustjour na.l co m /Jour nal ofK un m i ngU n i versity of Sci ence a nd Technology (Sci ence and Technolo gy)V o.l 35 N o 3 Jun .2010收稿日期:2010-03-18.基金项目:国家财政部产业技术成果转化专项基金计划项目(财建[2007]475号).作者简介:郭远臣(1982-),男,在读博士.主要研究方向:建筑废弃物规模化、资源化技术.E -ma i:l gyc1982@y ahoo.co do:i 10.3969/.j issn .1007-855x .2010.03.008基于质量扩散理论再生骨料混凝土水分迁移有限元分析郭远臣,孙可伟,孙 岩(昆明理工大学固体废弃物资源化国家工程研究中心,云南昆明650093)摘要:采用ABAQUS 有限元软件质量扩散模块,对再生骨料混凝土材料在标准干燥条件(环境湿度H =60%下,温度T =20 )内部水分迁移进行了试验研究和有限元分析.研究表明:计算值和试验结果吻合得较好,为后续的再生骨料混凝土干缩应力的分析打下了初步基础;随着干燥龄期的发展,水分的蒸发首先从再生骨料混凝土表面开始,并迅速达到平衡值,然后逐渐扩展到再生骨料混凝土的内部,扩展的速度极其缓慢,最终达到与环境湿度平衡,而且在扩散过程中,水分浓度呈梯度分布;粉煤灰和膨胀剂的添加均减小了再生骨料混凝土水分扩散的速率.关键词:再生骨料混凝土;质量扩散;水分蒸发;有限元分析;混凝土开裂中图分类号:TU 502文献标识码:A文章编号:1007-855X (2010)03-0038-07F i nite E le m ent Analysis ofM oisture M igration of R ecycled A ggregateConcrete Based on M ass D iffusi on TheoryGUO Yuan chen ,SUN Ke we,i SUN Yan(N ati onal Eng i nee ri ng R esearch C enter o fW aste R esource R ecovery,K un m i ng U nivers it y of Science and T echno l ogy ,Kun m i ng 650093,Ch i na)Abst ract :U si n g the m ass diff u si o n m odu le o fAB AQUS ,the experi m ental study and fi n ite e le m ent analysis of m o isture m i g ra ti o n behav ior o f recycled aggregate concre te are carried ou t under the standard dry i n g conditi o ns (Am b i e n t hum idity ,H =60%;Te mperature ,T =20 ).The resu lts i n dicate t h at the calcu lated value m atchesw e llw ith the experi m ent resu lts ,wh ich prov ides a basis for the study of the dry i n g shri n kage stress in recyc led aggregate concrete .A s the dry age gro w s ,the evaporation of w ater beg i n s fro m the surface o f recycled aggregate concrete firs,t and reaches the equ ili b ri u m val u e rap i d ly ;then t h e evaporation g raduall y ex tends to the i n terior ,but qu ite sl o w l y ,and eventua ll y reaches t h e equ ilibri u m value of the a m bient hu m i d ity .I n th is d iffusion pr ocess ,t h e concentration o fm o isture presents gradient distribution .The add ition o f fly ash and expansi v e agent reduces t h e diff u si o n rate of m oist u re i n recycled aggregate concrete .K ey w ords :recycled aggregate concrete ;m ass d iffusion;m oist u re evaporation ;fi n ite e le m ent ana l y sis ;concretecrack i n g0引言再生骨料混凝土主要指利用建筑废弃物破碎加工而成的再生骨料,部分或全部代替天然骨料制备而成的新混凝土.干缩变形是混凝土材料的一个重要特征,是引起水泥混凝土开裂最主要的原因之一,因此,干缩对混凝土结构的长期性能有着十分重要的影响.H asaba S [1],王武祥[2],KatzA [3],Deb i e b F [4],CourardL [5],Do m i n go-Cabo A [6],Evangelista L [7]等国内外大量试验研究结果均表明,再生骨料混凝土(RC )收缩变形较天然骨料混凝土大,普遍认为,这主要是因为再生骨料混凝土水分蒸发速率大于同条件下天然骨料混凝土水分蒸发速率所致.因此,研究水分迁移对研究再生骨料混凝土收缩变形机理有着及其重要的作用.目前,国内外有关学者已对混凝土中的水分运移机理进行了一定的研究[8-9],但对再生骨料混凝土中水分扩散机理鲜有报道,特别是对再生骨料混凝土水分迁移有限元数值模拟尚未见有报道.现有研究一般只考虑再生骨料混凝土在完全水化的基础之上,并没有考虑水泥水化所需的结合水,也没有考虑外加剂掺量和再生骨料取代率对再生骨料混凝土水分迁移的影响.1水分迁移数学模型可以利用水分流速表示混凝土内部水分的迁移过程[8]:v wd =D wd2Rx2(1)式中:v wd 为混凝土内部水分流速,mm /d ;D wd 为水分扩散系数,mm 2/d ;R 为孔隙湿度,%,可表示为式(2):R =w w s100%(2)式中:w 为混凝土中的含水量,g /mm 3;w s 为饱水条件下混凝土含水量,g /mm 3.随着干燥龄期的发展,t 时刻时,距离表面x 处的湿度R 可用下式表示[10]:R =(1+ 1- 2(x /(2t)+ 3)2) 100%(3)式中: 1、 2、 3为常数,由实验结果拟合而得(见表1).式(4)中,A 表示式(3)中孔隙湿度R 所对应断面面积:A =2!x=Z /2x =0R d x =100Z 1+ 1+ 2(16t Z 2+4 3Z t)+( 2 3)(-4tZ )(4)式中:Z 为所测试件厚度,mm.A 值(mm 2)可根据所测试件重量w 和w d 由式(5)表示:A =V e l =W s -W100 w(5)式中:l 为试样长度,100mm;V e 为混凝土体积,mm 3;W s -W 为水损失质量,g ; w 为水的密度,g /mm 3.将Bo ltz m ann 变量 ( =x /t)引入式(3),得:R =(1+ 1- 2( /2+ 3)2) 100%(6)扩散系数可根据式(7)计算而得:D wd R =R 2=12d d R∀!R =100%R =R 2 d R (7)2试验方案2 1主要原材料1)建筑废弃物试验用建筑废弃物来自昆明市区建筑拆迁所产生的建筑废弃物.2)试验用水泥:滇峨牌P ∀S(矿渣硅酸盐水泥)32 5;产地,玉溪.3)试验用水:昆明市自来水.4)试验用高效减水剂(FDN ):天艺牌FDN -2高效减水剂;产地:昆明嘉生混凝土外加剂销售有限责任公司.5)试验用膨胀剂(UEA ):百强牌UE A -#型膨胀剂;产地:昆明百强建筑材料厂.39第3期 郭远臣,孙可伟,孙 岩:基于质量扩散理论再生骨料混凝土水分迁移有限元分析6)试验用∃级粉煤灰(FA):产地为云南省阳宗海发电厂干排灰.2 2试验方法利用表1的配合比,采用混凝土100mm100mm100mm试模制备若干块试件,将试件在标准养护条件下养护3d,然后,再将养护好的试件切割成厚度分别为5mm、10mm,20mm,30mm,50mm,100mm 的试块,试块共备用两组,每组各一块,其中,一组在105%5 条件下烘干至恒重,称量试块恒重时质量w d,另一组移入标准干缩室,称量不同干燥时间t试块质量m.根据水分迁移模型计算需要,还需称量各试块饱和面干含水量w s.此外,为保证参数选取的准确性和合理性,在进行上述称量前,需在饱和面干状态下,用环氧树脂分别密封每个试样的4边[10],以保证水分仅在试块上下表面损失.表1 验证试验配合比设计表T ab.1 M ix design tab le of verif i cation exp er i m en t试验项目强度等级水泥/(kg∀m-3)R C A/(kg∀m-3)砂/(kg∀m-3)水/(kg∀m-3)砂率/(kg∀m-3)水灰比减水剂/(kg∀m-3)膨胀剂/(kg∀m-3)粉煤灰/(kg∀m-3)G SC20C202999707002000 420 671 50--G SC30-1C3042610005602000 360 472 13--G SC30-2C3042610005602000 360 472 1334 1-G SC30-3C3042610005602000 360 432 34-42 6G SC50C504769505102000 350 362 3827 8802 3试验结果与讨论通过多组实验值,利用式(3)与式(4),采用回归方法即可确定常数 1、 2、 3(见表2),根据式7可计算再生骨料混凝土各配方扩散系数如表2所示.表2 再生骨料混凝土水分扩散系数计算表Tab.2 Calcu lati on tab l e of m oisture d iffusivity of RC序号项目初始浓度/(10-7g∀mm-3)溶解度平衡浓度/(g∀mm-3)常数值 值/10-2123浓度/(10-7g∀mm-3)扩散系数/(mm2∀d-1)1GSC201 9870 091110-90 794 9450 8936118 46551 0356327 1761 1 3168244 4452 1 4564151 0092 1 8211368 2696 1 9540672 83302G SC30-11 8560 086110-90 735 6390 8265314 69270 8433716 63681 0611927 1036 1 2190242 8013 1 3780244 8139 1 80261 56893G SC30-21 8170 0813110-90 715 7340 82848 64270 84539 24271 063616 4264 1 221822 7508 1 381224 8966 1 806136 005240 昆明理工大学学报(理工版) h ttp://www.kustjourna.l co m/ 第35卷(续表2)序号项目初始浓度/(10-7g ∀mm -3)溶解度平衡浓度/(g ∀mm -3)常数值 值/10-21 2 3浓度/(10-7g ∀mm -3)扩散系数/(mm 2∀d -1)4G SC30-31 8210 0821 10-90 813 6310 82747 73300 84438 71041 062414 57181 220422 52701 379523 96471 804033 28055GSC501 9260 0911 10-90 916 7220 8080813 98711 023724 00191 1288927 85781 4742241 43921 7311147 26771 9101352 96323 有限元分析3 1有限元分析模型的建立水分迁移几何模型建立所选取截面如图1(a)所示,基于结构和初始水分浓度分布的对称性,只取模型的1/4进行分析(见图1(a)阴影部分),部件建立如图1(b)所示.水分迁移模型网格划分单元类型定为DC AX8,网格划分如图1(c)所示.3 2有限元计算参数的确定AB AQUS 软件质量扩散遵循质量守恒定律:!Vd cd td V +!Sn ∀J d S =0(8)式中:c 为水在混凝土中浓度,g /mm 3;S 为混凝土截面积,mm 2;V 为截面积为S 的混凝土体积,mm 3;n 为S 面的外法线;J 为扩散物质的浓度场;n J 是离开S 面的通量.结合式7可得ABAQUS 软件质量扩散控制方程为:J =-D sx + s x(9)式中: 为归一化浓度(Nor m a li z ed Concentration ,NC),为模型基本变量,其表达式为d e fc /s ,常被认为是扩散物质发生扩散的驱动力;D 为水分扩散系数,mm 2/d ;s 为水在混凝土中溶解度;J 为扩散物质的浓度场.41第3期 郭远臣,孙可伟,孙 岩:基于质量扩散理论再生骨料混凝土水分迁移有限元分析式(9)中需用到水在再生骨料混凝土中的浓度c 和水在再生骨料混凝土中的溶解度s 两个参数,其计算公式分别如式(10)、(11)所示,计算结果见表2.c =w -w d V (10) s =w s -w d w d(11)式中:c 为水在混凝土中浓度,g /mm 3;s 为水在混凝土中溶解度;w 为干燥时间t 时再生骨料混凝土试块重量,g ;w d 为105 烘干至恒重质量,g ;w s 为试块饱和面干重量,g ;V 为试块体积,mm 3.模型初始浓度为再生骨料混凝土试块在饱水状态下水的浓度,参数的选取见表2.3 3边界条件的设定对本文水分扩散模型,边界条件的设定为在再生骨料混凝土内部湿度与环境湿度相平衡状态下的平衡质量浓度c &,为便于对比研究,本文统一取值为1 10-9.4计算结果与讨论暂以GSC50为例,模型以底面为零高度线,+Y 方向高度值(厚度)为正(如图2所示),计算结果如图3、图4所示.42 昆明理工大学学报(理工版) h ttp ://www .kustjourna.l co m / 第35卷由图3、图4可以看出,随着干燥时间的发展,不同配合比再生骨料混凝土中的水分分布状态不同.但总的规律是一致的:在干燥初期(t =0)再生骨料混凝土内部水分均匀分布,随着干燥龄期的发展,水分的蒸发首先从再生骨料混凝土表面开始,并迅速达到平衡值,然后这个过程逐渐扩展到再生骨料混凝土的内部,扩展的速度极其缓慢,最终达到与环境湿度平衡,而且在扩散过程中,水分浓度呈梯度分布.水分扩散主要集中在干燥早期,特别是33d 以前,随着干燥龄期的发展,水分扩散速率变得越来越慢,约129d 后,水分扩散虽然仍在进行,但扩散速度变得极小.水分干燥扩展至50mm 厚度时大约需33~65d 时间,在同样条件下,Ross A D[11]通过天然骨料混凝土水分蒸发试验证明,混凝土一个月的干燥深度达75mm,10年也不过只有600mm ,可见,再生骨料混凝土水分扩散速率略大于同条件下的天然骨料混凝土,从上述分析还可以看出,干燥主要发生于再生骨料混凝土的表面层,这就是混凝土干缩值在很大程度上取决于构件尺寸大小的最主要原因.另外,根据GSC20、GSC30-1、GSC30-2、GSC30-3、GSC50计算结果(文中未列出)还发现,干燥扩展至50mm 厚度时,不添加粉煤灰和膨胀剂的再生骨料混凝土GSC30-1试块只用了33d 左右的时间,而添加了膨胀剂的再生骨料混凝土GSC30-2试块和添加了粉煤灰的再生骨料混凝土GSC30-3试块却用了65d 左右的时间.可见,粉煤灰和膨胀剂的添加均减小了再生骨料混凝土水分扩散的速率.为了进一步验证有限元计算结果,本文将GSC5050mm 厚度再生骨料混凝土(相当于模型的25mm )计算结果和实验结果进行比较.利用现有观测手段很难直接测量水分浓度场,因此,本文将计算结果按照公式 =d efc /s 和公式(10)推导出的公式12换算成水分相对增量后再与实验结果进行比较,比较结果如图5所示.!w =w s -(w d +V ∀s ∀ 107)(12)式中:!w 为t 时刻水分扩散量,g ;w s 为饱和面干质量,g ;w d 为105 烘干至恒重质量,g ; 为归一化浓度, 10-7;c 为水在再生骨料混凝土中浓度,g /mm 3;s 为水在再生骨料混凝土中溶解度.由图5可以看出,实验值在干燥早期略高于计算值,但总的来说,实验值与计算值吻合程度较好.这说明采用AB AQUS 有限元软件的质量扩散模块能够很好地模拟分析再生骨料混凝土失水后的水分浓度场分布.43第3期 郭远臣,孙可伟,孙 岩:基于质量扩散理论再生骨料混凝土水分迁移有限元分析44 昆明理工大学学报(理工版) h ttp://www.kustjourna.l co m/ 第35卷5结论1)随着干燥龄期的发展,水分的蒸发首先从再生骨料混凝土表面开始,并迅速达到平衡值,然后逐渐扩展到再生骨料混凝土的内部,扩展的速度极其缓慢,最终达到与环境湿度平衡,而且在扩散过程中,水分浓度呈梯度分布;2)粉煤灰和膨胀剂的添加均减小了再生骨料混凝土水分扩散的速率.3)采用AB AQUS有限元软件的质量扩散模块能够很好地模拟分析再生骨料混凝土失水后的水分浓度场分布.参考文献:[1]H asaba S,K a w a m ure M.D ry i ng shri nkage and durab ilit y o f the concrete m ade o f recy cled concrete aggregate[J].T rans.o fthe Japan Concre te Instit ute,1981(3):55.[2]王武祥,刘立,尚礼忠,等.再生混凝土集料的研究[J].混凝土与水泥制品,2001(4):9-12.[3]K atz A.Properties o f concrete m ade w it h recyc l ed aggrega te from parti a lly hydrated o l d concrete[J].C e m en t and C oncreteR esearch,2003,33(5):703-711.[4]D eb ieb F,K enai S.T he use of coarse and fi ne crushed br i cks as aggregate i n conc rete[J].Construction and Bu il d i ng M ateria l s,2008,22(5):886-893.[5]Courard L,M iche l F,D elhe z P.U se of concre te road recyc led aggregates fo r Ro ll er Co m pacted Concrete[J].Constructi onand Buil d i ng M ater i a l s,2010,24(3):1-6.[6]D o m i ngo-Cabo A,L zaro C,L pez-G ayarre F,et a.l C reep and shr i nk ag e o f recy cled agg rega te concre te[J].Construction and Bu il d i ng M ater i a ls,2009(3):2545-2553.[7]Evang eli sta L,Br ito J.Durab ility perfor m ance o f concre te m ade w ith fine recycled conc rete aggreg ates[J].Ce m ent and Concrete Composites,2010,32(1):9-14.[8]W ong S F,W ee T H.St udy o fw ate r movem ent i n concrete[J].M agazine o f Concrete R esearch,2001,53(3):205-220.[9]Andrade C,Sarr i a J,A lonso C.R e lati ve H u m i d ity i n the In terior of Concrete Expo sed to N atura l and~artifi c i a lW eathe ri ng[J].Ce m ent and Concre te R esearch,1999,29(6):1249-1259.[10]万惠文,林宗寿,水中和.再生骨料混凝土中的水分扩散机理与模型[J].武汉理工大学学报,2003,25(12):103-107.[11] A.E.谢依金.水泥混凝土结构与性能[M].胡春芝,等译.北京:中国建筑工业出版社,1984.。
再生骨料混凝土基本性能试验研究
实践并不多ｎ 。 Ｊ
１ 试验 方 案
再 生骨 料混凝 土试验 配合 比设 计借 鉴 ＪＪ —２Ｏ（ Ｇ５ ５ ＯＯ普
通混凝 土配合比设计 规程》 以天然 骨料混 凝土 ｔ０配合 比 ， ２ ３ 为 基准 ， 详细配合 比设计如表 １ 所示 。根据施 工要求 的坍 落 度 和粗集料最大粒 径查 阅 ＪＪ５ ＯＯ 普 通混凝 土 配合 比 Ｇ５ —２Ｏ（ 设计 规程》 相应表格 ， 确定单方混凝 土放 入参 考用 水量 ， 并在 此基础上增加 ５ ％的拌合 水用量 。再生 骨料 混凝 土 主要原
ＲＥ ， Ｌ重 ＧＧＲＥＧＡ Ｉ （ Ｄ Ａ ＴＥ Ｃ０Ｎａ Ｔ Ｅ Ｇ ａ — ｈ ｎ Ｓ Ｎ ｅ ｗ ｉ Ｓ ｎ ＵＯ Ｙｕ ｎ ｔ ｅ ， Ｕ Ｋ — ｅ ， Ｕ Ｙａ Ｎ
（ ａｏａ Ｅ ｇ ｅｒ ｇＲ ｓ ｒｈＣ ｎｅ ｏ ｓ ｅ ｕｃ ｅｏｅｙ Ｋ ｎ ｉｇＵ ｉ ｒ ｔ ｏ Ｎ ｔｎ ｌ ｎｉ ｅ ｎ ｅｅ ｃ ｅ ｔ ｆ ｔ Ｒ ｓ ｒ Ｒ ｃｖｒ， ｕｍ ｎ ｎ ｅｓｙ ｆ ｉ ｎ ｉ ａ ｒ Ｗａ ｅ ｏ ｅ ｖ ｉ Ｓ ｉ ｃ ｎ ｅｈ ｏ ｇ ，Ｋ ｎ ｎ ５ ０３ Ｃ ｉ ） ｃ ｎ ｅａｄＴ ｃｎｌ ｙ ｕｍｉ ６ ０９ ， ｈ ａ ｅ ｏ ｇ ｎ
【 关键词】 再生骨料混凝土； 基本性能； 试验研究
【 中图分类号】 Ｔ５８０ Ｕ２ ．
Ｅ Ｐ 碾 １ Ｅ
【 文献标识码】 Ｂ
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第32卷第3期硅酸盐通报Vol．32No．32013年3月BULLETIN OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETYMarch ，2013再生骨料混凝土弹性模量实验研究郭远臣1，2，王雪1（1．重庆三峡学院土木工程学院，重庆404100；2．重庆大学材料科学与工程学院，重庆400030）摘要：测试了不同再生骨料取代率、粉煤灰、减水剂、膨胀剂掺量再生骨料混凝土弹性模量，对比分析了几种常用的弹性模量预测模型。
研究表明：再生骨料混凝土弹性模量随着再生骨料取代率的增加，呈现先增加后降低的现象；随着粉煤灰掺量的增加而增大；随着减水剂的增加而减小；当膨胀剂掺量较小时，再生骨料混凝土弹性模量随膨胀剂掺量的增加而增大，但过多的膨胀剂掺量反而会降低再生骨料混凝土弹性模量。
再生骨料混凝土弹性模量值可根据本文中公式（4）进行计算。
关键词：再生骨料混凝土；弹性模量；预测模型；实验研究中图分类号：TU528文献标识码：A文章编号：1001-1625（2013）03-0467-05Experimental Research on Elasticity Modulus of Recycled Aggregate ConcreteGUO Yuan-chen 1，2，WANG Xue 1（1．College of Civil Engineering ，Chongqing Three Gorges University ，Chongqing 404100，China ；2．College of Materials Science and Engineering ，Chongqing University ，Chongqing 400030，China ）基金项目：国家自然科学基金（No．51202304），重庆市科委自然科学基金资助项目（cstc2012jjA50005），万州区科委科技攻关项目（WZ011R003），重庆三峡学院校级重点项目（11ZD-14），重庆三峡学院博士、教授资助项目（11ZZ-62）作者简介：郭远臣（1982-），男，讲师，博士．主要从事绿色建材结构损伤控制、材料循环方面的研究．E-mail ：gyc1982@yahoo．com．cn Abstract ：Elasticity modulus of recycled aggregate concretes with different replacement rate of recycled aggregate and different dosage of fly ash ，super plasticizer ，and expansive agent were tested in this paper．And the paper Made a comparative analysis on the several commonly used forecasting model of elastic modulus．The research results show that ：With the recycled aggregate replacement rate increases ，the elasticity modulus of recycled aggregate concrete showing the phenomenon of first increase then decreases ；the elasticity modulus of recycled aggregate concrete increase with the of fly ash content increases ；the elasticity modulus of recycled aggregate concrete decreases with the content of super plasticizer increase ；when the dosage of expansive agent is small ，the elasticity modulus of recycled aggregate concrete increases with the expansive agent dosage increases ，but too much expansive agent dosage will reduce the elasticity modulus of of recycled aggregate concrete．The elastic modulus of recycled aggregate concrete can be calculated according to Eq．4in this article．Key words ：recycled aggregate concrete ；elasticity modulus ；prediction model ；experimental research1引言在建筑工业发展过程中，大量拆迁工程的进行一方面产生了大量的建筑废弃物，对自然环境和生态平衡468研究快报硅酸盐通报第32卷带来了巨大影响［1］；另一方面，大批新建、改建、扩建工程的进行又急需大量砂、石、土地等天然资源，自然资源的日趋紧张必成为制约经济、社会可持续发展的一大瓶颈。
据不完全统计，每年我国由于建筑物拆除和施工过程产生的废弃混凝土总量达4500 5000万吨左右［2］。
再生骨料混凝土（Recycled Aggregate Concrete，RAC）主要指利用这些建筑废弃物破碎加工而成的再生骨料，部分或全部替代天然骨料制备而成的新混凝土。
由于再生骨料本身物理、力学性能方面缺陷的存在，目前应用到工程实例并不多。
因此，如何提高再生骨料混凝土性能，已成为混凝土工程技术中的一项重大课题。
弹性模量是材料力学性能的主要指标［3，4］，对比材料变形性能、进行构件变形计算均需要有一个标定的混凝土弹性模量值。
同时，再生骨料混凝土弹性模量值也是进行干缩变形应力场等计算的一个重要参数，因此本文主要针对不同配合比再生骨料混凝土的弹性模量进行研究。
2实验设计2．1实验原材料再生骨料（RCA）：由建筑拆迁所产生的建筑废弃物经分选、破碎等工艺加工而成。
FDN-2高效减水剂（FDN）：减水率14% 25%。
UEA-Ⅱ型膨胀剂（UEA）：推荐掺量，8% 12%。
I级粉煤灰（FA）：细度7．3%。
2．2实验方法及配合比以C30天然骨料混凝土配合比为基准，设计了不同再生骨料取代率，不同粉煤灰、减水剂、膨胀剂掺量，配合比设计如表1所示。
表1再生骨料混凝土配合比设计Tab．1Mix design of RAC/kg·m－3 Project Number Cement NA RCA Sand Water FDN Sand ratio W/C FA UEA RC04261000056020000．360．4700 RCA replacement RC3042670030056020000．360．4700 ratio RC7042630070056020000．360．4700 RC1004260100056020000．360．4700FA04260100056020000．360．4700 Mixing FA104260100056020000．360．47430amount FA204260100056020000．360．47850of FA FA304260100056020000．360．471280 FA404260100056020000．360．471700FDN04260100056020000．360．4700FDN2426010005602000．850．360．4700 Mixing amount FDN5426010005602002．130．360．4700 of FDN FDN7426010005602002．980．360．4700 FDN9426010005602003．830．360．4700FDN154260100056020000．360．47063．9UEA04260100056020000．360．4700 Mixing UEA54260100056020000．360．47021．3 amount of UEA84260100056020000．360．47034．1 UEA UEA124260100056020000．360．47051．1 UEA154260100056020000．360．47063．9按照标准《普通混凝土力学性能试验方法标准》（GB/T50081-2002）制备尺寸100mmˑ100mmˑ300 mm试件，考察再生骨料取代率以及粉煤灰、减水剂、膨胀剂掺量对再生骨料混凝土弹性模量强度的影响（具体配合比设计详见表（1），标准养护条件下养护28d。
3实验结果及分析实验结果如表2所示。
第3期郭远臣等：再生骨料混凝土弹性模量实验研究469表2再生骨料混凝土弹性模量Tab．2Elastic modulusof RACRecycled aggregatedisplacement ratio/%030405070100 Elastic Modulus/MPa255002590026400263002590025000 Fly ash content/%010203040/Elastic Modulus/MPa2500025200261002640026500/ Water reducer content/%00．20．50．70．9/Elastic Modulus/MPa250002470024600202006400/ Expansion agent content/%0581215/ Elastic Modulus/MPa2500025100254002280020200/由表2可以看出，再生骨料混凝土弹性模量随着再生骨料取代率的增加，呈现先增加后降低的现象。
再生骨料棱角较多、表面粗糙度大，这会在一定程度上增加骨料之间的镶嵌力，从而使得再生骨料取代率较低时，再生骨料混凝土强度反而有所增加［5］，另外，旧水泥砂浆随再生骨料被重新拌入新的水泥料浆后，会与新的水泥浆结晶共生，从而为集料与水泥浆的接触区水化产物的密实化创造了有利条件，最终形成更加致密的接触区，使水泥石与集料的粘结力大于水泥石的强度。
当再生骨料取代率较大时，孔隙率也随之增大，使得混凝土内部结构逐渐变的疏松，再者，再生骨料大量内部微裂纹及孔隙孔隙的存在也会抑制混凝土弹性模量的发展。