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植物相容型生态混凝土制作与性能试验

2022-11-04 09:01:07 收藏本文下载本文

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植物相容型生态混凝土制作与性能试验

篇1：植物相容型生态混凝土制作与性能试验

植物相容型生态混凝土制作与性能试验

以碎石、水泥、生物有机肥料、耕植土等为基本原材料,构建垫层(耕植土)、基质层(大孔蓄容混凝土和填充料)和面层(植被层).制备适合植物生长、耐冲刷、具有一定强度的植物相容型生态混凝土.初步探讨了各配比对植被生长的影响、植物最终穿透混凝土块体长至耕植土中的.可能性、以及混凝土的力学性能.

作者：欧阳丽王从锋纪道斌余伟 Ouyang Li Wang Congfeng Ji Daobin Yu Wei 作者单位：三峡大学,土木水电学院,湖北,宜昌,430002 刊名：环境科学与管理英文刊名：ENVIRONMENTAL SCIENCE AND MANAGEMENT 年，卷(期)： 23(9) 分类号：X171.4 关键词：生态混凝土植物相容型力学性能填充料试验

篇2：既有混凝土斜拉桥的荷载试验与结构性能分析

既有混凝土斜拉桥的荷载试验与结构性能分析

随着使用年限的增长,预应力混凝土斜拉桥结构状态与安全问题越来越受到关注.文章针对具体实桥,进行荷载试验与应变监测,并根据设计与施工资料建立三维有限元模型对各施工阶段进行模拟.通过将模型计算值与实测挠度、应变与频率各参数对比,校正后得到反映桥梁实际工作状态的力学分析模型,以复核桥梁实际承载能力.结果表明,此方法实用可行.

作者：彭仙淼陈惟珍 PENG Xian-miao CHEN Wei-zhen 作者单位：同济大学桥梁工程系,上海,92 刊名：西部交通科技英文刊名：WESTERN CHINA COMMUNICATION SCIENCE & TECHNOLOGY 年，卷(期)： “”(5) 分类号：U448.27 关键词：斜拉桥有限元模型荷载试验

篇3：再生高性能混凝土抗碳化性能试验研究

再生高性能混凝土抗碳化性能试验研究

摘要：抗碳化性能是衡量再生高性能混凝土耐久性的一项重要指标。本文设计一正交试验，研究水胶比、矿物掺合料、再生粗细骨料取代率以及应力水平对再生混凝土碳化深度的影响规律。试验结果表明：(1)再生混凝土的水胶比以及粗骨料的取代率对混凝土的碳化深度影响很大。(2)再生混凝土的碳化深度和碳化时间的平方根基本成一直线关系。(3)再生混凝土在拉应力状态下其碳化深度会随着应力的增大而增大。

关键词：高性能混凝土;水胶比;粉煤灰;矿渣;抗碳化性能

一、引言

混凝土结构是建筑工程中最常见的结构形式，在结构使用寿命期间内，由于受到环境和荷载的双重作用，引起结构的老化、腐蚀，从而导致结构性能的降低，因此建筑工程结构的耐久性问题已引起工程界和学术界关注。再生混凝土的微观结构由于再生骨料的加入而变得比普通混凝土更为复杂。在再生混凝土中至少存在两种界面：再生粗骨料中天然骨料和附着老砂浆之间的界面、再生粗骨料的老砂浆与新砂浆之间的界面。这种复杂的微观结构给分析再生混凝土的耐久性带来了困难。关于再生混凝土抗碳化性能国内外已有不少学者作了初步探讨[1-2]，但他们研究结果可比性较差，还存在不一致、甚至相互矛盾的结论，并且未考虑应力状态的影响，而在外加应力作用下产生的微观裂纹使得CO2在再生混凝土中扩散的渠道增多加速了CO2的扩散。因此，为研究裂缝的影响，开展拉应力状态下再生混凝土的抗碳化性能研究很有必要[3-5]。

二、试验原材料及主要设备

2.1试验原材料

废弃混凝土样品取自某检测中心提供的废弃混凝土试块(原始强度等级为C40，粗骨料为卵石)，试验前再生骨料采用高温强化。

粉煤灰，采用扬州亨威热电厂提供的Ⅰ级粉煤灰，实测细度<8%、烧失量<5%、需水量比<95%，含水率<0.2%，三氧化硫<0.67%，均符合Ⅰ级粉煤灰标准。

矿粉，由扬州汊河超细粉厂提供，比表面积为487m2/kg。为碱性矿渣，活性较好。

减水剂，为扬州江都润扬化工有限公司生产的氨基磺酸系高效减水剂，黑色液态，减水率为15%～25%，掺入量控制在0.5～1.2%左右。

2.2主要设备

混凝土碳化试验箱CCB-70A由江苏省苏州市东华试验仪器有限公司生产，CO2浓度：20±3%，湿度控制：70±5%，温度控制20±5℃;采用WE-300液压式万能材料试验机，济南试验机厂生产，最大负荷为300千牛顿。

三、试验方案及方法

3.1试验方案

本试验在快速碳化试验的基础上，系统研究水胶比、矿物掺合料、再生粗细骨料取代率、应力水平对再生混凝土碳化深度的影响规律。碳化试验考虑荷载耦合，采用两个100×100×300的试块用铆钉同时加载，其力学模型见图1。

图1 再生混凝土碳化试块受力示意图

选取正交表L18(37)进行试验，其因素水平见表1。

表1 碳化试验因素水平表

A B C D E F G

水平水胶比再生粗骨料

% 再生细骨料

% 粉煤灰

% 矿渣

% 砂率

% 应力水平ft

1 0.36 30 10 15 15 35 0.5

2 0.33 60 20 25 25 40 0.8

3 0.30 90 30 35 35 45 1.2

根据正交试验方法，可以排列出18组试验。

3.2试验方法

碳化试验采用《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》(GBJ 82―85)中的快速碳化试验方法，所用棱柱体混凝土试块尺寸为100 mm×100 mm×300mm。

在试验前2天从标准养护室取出试块，放入101A-1型电热鼓风干燥箱，在60℃的烘箱中烘48h。经烘干的试件留下一个侧面外，其余表面均用加热的石蜡予以密封。在侧面上顺长度方向用铅笔以10 mm间距画出平行线，以确定碳化深度的测量点。再将试块放入CO2浓度保持在(20±3)%、相对湿度为(70±5)%、温度为(20±5)℃的碳化箱内。

碳化到7天、14天、28天、60天时，分别取出试件破型，测定碳化深度。将切除所得的试件部分，刮去断面上残余的粉末，立即喷上1%的酚酞酒精溶液。图2显示再生混凝土试件的碳化情况。

图2 再生混凝土碳化试件的碳化深度

四、碳化试验结果及分析

4.1碳化试验测试数据

根据《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》(GBJ 82-85)中的快速碳化试验方法测出试件在7d、14d、28d和60d的碳化深度，测试数据见表2。

表2 正交试验碳化深度(mm)

编号水胶比再生粗骨料(%) 再生细骨料(%) 粉煤灰

(%) 矿渣

(%) 砂率

(%) 应力水平(ft) 7d 14d 28d 60d

1 0.36 30 10 15 15 35 0.5 2.0 3.0 4.6 8.2

2 0.36 60 20 25 25 40 0.8 1.8 2.8 4.8 8.8

3 0.36 90 30 35 35 45 1.2 3.0 3.6 6.4 12.1

4 0.33 30 10 25 25 45 1.2 1.6 2.1 3.9 6.8

5 0.33 60 20 35 35 35 0.5 2.2 3.0 4.6 8.9

6 0.33 90 30 15 15 40 0.8 2.3 2.7 5.2 9.6

7 0.3 30 20 15 35 40 1.2 不明显 1.8 3.5 4.8

8 0.3 60 30 25 15 45 0.5 不明显 1.6 2.9 5.8

9 0.3 90 10 35 25 35 0.8 3.0 3.8 6.3 12.2

10 0.36 30 30 35 25 40 0.5 1.6 2.2 3.9 6.7

11 0.36 60 10 15 35 45 0.8 2.0 2.6 4.8 9.7

12 0.36 90 20 25 15 35 1.2 1.9 2.8 5.3 9.8

13 0.33 30 20 35 15 45 0.8 1.3 1.7 3.1 5.8

14 0.33 60 30 15 25 35 1.2 1.2 2.0 3.7 6.9

15 0.33 90 10 25 35 40 0.5 2.2 3.2 5.8 10.6

16 0.3 30 30 25 35 35 0.8 不明显 3.0 4.2 7.8

17 0.3 60 10 35 15 40 1.2 不明显 3.6 4.3 8.4

18 0.3 90 20 15 25 45 0.5 2.7 2.9 5.6 10.2

4.2试验结果分析

(1)再生粗骨料取代率对再生混凝土抗碳化性能的影响

再生粗骨料取代率对再生混凝土14d、28d、60d抗碳化性能的影响见图3。从图3可见，再生混凝土试块的碳化深度随再生粗骨料取代率的增大而增大，这可能因为再生粗骨料的孔隙率大于天然骨料，使得再生混凝土的孔隙率与同水胶比的天然混凝土相比有较大增加，这无疑会使再生混凝土抗碳化能力降低。在不同的龄期不同的再生粗骨料的取代率使得试件的碳化深度也有所不同，14d时碳化程度不明显，但随着粗骨料取代率的.增加而增加，在28d和60d时，当再生粗骨料的取代率在60%左右时，碳化程度有所降低。表明，再生粗骨料取代率在60%左右时，骨料级配为相对合理的状态，使得再生混凝土的孔隙得到有效填充，提高了再生混凝土的致密性，从而减缓了CO2扩散速度，降低了再生混凝土的碳化深度，提高了再生混凝土的抗碳化性能。

图3 再生粗骨料取代率对碳化深度的影响

(2)水胶比对再生混凝土抗碳化性能的影响

再生粗骨料取代率在60%时，水胶比分别取0.30、0.33、0.36，分析再生混拧土碳化深度随碳化时间的变化规律(图4)。从图4可以看出，再生粗骨料取代率为60%，水胶比在0.36时再生混凝土抗碳化性能比水胶比在0.30及0.33时好。当水胶比在0.3及0.33时，再生混凝土碳化深度比较大。这一点，与抗压强渡随水胶比的增大而降低的规律正好相反。主要是因为在水胶比在0.3时，混凝土偏干硬，影响混凝土的和易性，使混凝土水化反应不是很充分，影响混凝土内部的密实性。水胶比在0.36时，混凝土拌合物的坍落度为60mm左右，具备一定的流动性，混凝土的保水性和流动性都比较好，使再生混凝土的水化反应比较充分，提高了再生混凝土的密实度，从而降低了CO2在混凝土中的扩散速度，提高了再生混凝土的抗碳化性能。

篇4：再生混凝土性能研究与评述论文

再生混凝土性能研究与评述论文

摘要：为了有效减轻不断增加的废弃混凝土带来的环保压力，减少资源浪费，建议对废弃混凝土回收处理成再生骨料，部分或全部代替天然骨料来配置再生混凝土，使废弃混凝土变成土木工程领域的绿色资源。文章从再生骨料生产工艺、性能，再生混凝土物理性能、力学性能及其耐久性等方面介绍了再生混凝土技术在国内外的研究进展，主要从材料、结构、力学性能，耐久性方面分析了再生混凝土的基本特性及其研究存在的问题，指出了需进一步深入研究的方向，为再生混凝土技术在科研与工程应用中提供参考意见。

关键词：再生混凝土；再生骨料；力学性能；耐久性

1 再生混凝土简介及其研究的必要性

再生混凝土（Recycled Concrete），是指将废弃混凝土块经裂解、破碎、清洗与筛分后，制成混凝土骨料，部分或全部代替天然骨料配制而成新混凝土。它是再生骨料混凝土（Recycled Aggregate Concrete，RAC）的简称。

近年来，我国建筑垃圾逐年上升，建筑垃圾数量已占到城市垃圾总量的30%～40%，其中主要是废弃混凝土，这些垃圾严重影响了城市生活环境，造成了很大的环境污染。目前国内处理这些废弃混凝土的方法有两种：一、运往郊外堆存。这会成为新的垃圾源，显然不可取；二、作为回填材料简单地使用。这会浪费资源，不符合我国建设资源节约型社会要求。据估计，发生的汶川特大地震，产生的建筑垃圾约3亿吨，地震所造成的建筑垃圾量远远超过中国每年建筑施工所产生的建筑垃圾的总和，地震所造成的建筑垃圾量十分庞大，如何对其进行资源化利用，是摆在我们面前的一个新的课题，也是一个挑战。再生混凝土技术是一个很好的解决方法，通过对废弃混凝土的再加工来恢复其原有性能，形成新的建材产品，从而既能对有限的资源进行再利用，又解决了部分环保问题。这既是发展绿色混凝土，实现建筑资源环境可持续发展的重要途径，也是建设资源节约型、环境友好型社会的具体体现。

2 再生骨料的生产工艺及性能

2.1 再生骨料的生产工艺

对废弃混凝土进行充分再利用的前提是要保证再生骨料生产工艺是经济可行的。再生骨料的生产需要解决一系列问题，包括对废弃混凝土块或钢筋混凝土块的回收、破碎与筛分等。简单的混凝土破碎及筛分工艺如图1所示。

2.2 再生骨料的性能

经过破碎处理的废弃混凝土，生产出的再生骨料含有30%左右的硬化水泥砂浆，这些水泥砂浆大多独立成块，只有少量附着在天然骨料的表面，导致了再生骨料密度小，吸水率高，粘结能力弱的特点。一般地，再生骨料棱角较多，表面比较粗糙。对废弃混凝土块进行再生破坏过程中，由于积累了损伤，会使再生骨料内部产生大量的微裂纹。研究表明，同天然骨料相比，再生骨料孔隙率较高，密度较小，吸水性增强和骨料强度较低。

3 再生混凝土物理性能及力学性能

3.1 再生混凝土物理性能

由于再生骨料的表观密度比天然骨料小，因此再生混凝土的密度比普通混凝土低。随着再生骨料掺量的增加，再生混凝土的密度有规律地减小，如果再生混凝土全部采用再生骨料，则其密度比普通混凝土相比，降低了7.5% 。再生混凝土有自重低的特点，这能降低结构自重，提高构件的抗震性能。同时，由于再生骨料孔隙较高，使得再生混凝土具有良好的保温性能。

3.2 再生混凝土的强度

再生混凝土的强度与基体混凝土（相对于再生混凝土而言，用来生产再生骨料的原始混凝土称为基体混凝土）的强度、再生骨料破碎工艺、再生骨料的替代率以及再生混凝土的配合比等密切相关。由于基体混凝土的强度等级、使用环境各不相同，裂解、破碎的'工艺及质量控制措施的差异，导致再生混凝土强度变化的规律性不明显，不同的研究者所得的结论也有所差异。Hansen的试验结果表明，随着基体混凝土强度的降低，再生混凝土的强度也下降。一般情况下，再生骨料混凝土的抗压强度基体混凝土或相同配比的普通混凝土的抗压强度更低，降低范围为0%-30%，平均降低15%。邢振贤等全部采用废弃混凝土再生骨料制作出再生混凝土，指出再生混凝土的抗弯强度约为基准混凝土强度的75%-90% 。和配合比相同的基准混凝土相比，抗压强度降低了9%，抗拉强度降低了7%。

应该注意的是，再生骨料表面包裹着水泥砂浆，使再生骨料与新的水泥砂浆之间弹性模量基本一样，界面结合可能得到一定的加强。以此同时，再生骨料表面的大量微裂缝会吸入新的水泥颗粒，使得接触区的水化更加完全，最终形成致密的界面结构。由于界面结合得到加强，一定程度的补偿了因再生骨料强度较低而导致的再生混凝土性能的劣化。

3.3 再生混凝土的弹性模量

由于再生骨料中有大量的老旧砂浆附着于原骨料颗粒上，导致再生混凝土的弹性模量通常较低，一般约为基体混凝土的70%-80%。再生混凝土弹性模量低，变形大，因此它的抗震性能和抵抗动荷载的能力较强。水灰比对再生混凝土的弹性模量影响较大，当水灰比由0.8降低到0.4时，再生混凝土的抗压弹性模量增加33.7%。

3.4 再生混凝土的干缩与徐变

再生混凝土的干缩量和徐变量比普通的混凝土增加了40%-80%。再生骨料的品质、基体混凝土的性能以及再生混凝土的配合比决定了干缩率的增大数值。Yamato等人研究表明，当天然骨料与再生骨料共同使用时，再生混凝土的干缩率会增加；水灰比增加时，再生混凝土的干缩率也会增加。

4 再生混凝土的耐久性

4.1 再生混凝土的抗渗性

与混凝土渗透性有关因素主要分为两类。

（1）混凝土拌和料的组分、拌和物配合比以及工艺参数，即拌和料的制备、成型和养护等；

（2）混凝土随时间而发生的变化，即在外部环境、结构应力、流体性能和渗透条件等因素作用下，混凝土内部发生的物理和化学变化。

由于再生骨料的孔隙率较大，因此再生混凝土的抗渗性比普通混凝土低。但是往再生混凝土里掺加粉煤灰之后，由于粉煤灰能使再生骨料的毛细孔道细化，因而很大地改善了再生混凝土的抗渗性。

4.2 再生混凝土的抗硫酸盐侵蚀性

再生混凝土的孔隙率及渗透性较高，它的抗硫酸盐侵蚀性比普通的混凝土差。同样的，往里面掺加粉煤灰，能够减少硫酸盐的渗透，使其抗硫酸盐侵蚀性有较大改善。

4.3 再生混凝土的抗裂性

与普通混凝土相比，再生混凝土极限伸长率增加了27.7%。再生混凝土弹性模量较低，拉压比较高，因此再生混凝土抗裂性比基体混凝土更好。

4.4 再生混凝土的抗冻融性

再生混凝土的抗冻融性比普通混凝土差。Yamato等人研究表明，再生骨料与天然骨料共同使用时或者减小水灰比可提高再生混凝土的抗冻融性。

5 结语

通过对再生混凝土的研究，我们得出以下结论与建议，希望能够引起行业或者有关部门的重视。

第一，再生混凝土技术可以从根本上解决废弃混凝土的出路问题，既能减轻废弃混凝土对环境的污染，又能节省天然骨料资源，具有显著的社会、经济和环境效益，是发展绿色混凝土的主要途径之一，符合我国可持续发展战略的要求。

第二，在工程应用研究中，不单要对如何提高再生混凝土的强度进行研究，而且还要对其耐久性如抗渗性、抗裂性等加强研究，来逐步提高再生混凝土的性能。

第三，同普通混凝土相比，再生混凝土的配合比设计和施工工艺均有许多不同之处，应区别对待。

第四，对再生混凝土进行合理设计，基本上能够达到普通混凝土的性能要求。为了更好地推广应用再生混凝土技术，我们还需要对其结构性能（抗弯，抗剪，抗冲切及抗震等）和设计方法多加强研究。

第五，再生混凝土与普通混凝土在原材料、配合比以及施工工艺等方面有重大差异，按照现行普通混凝土的标准、规程等显然是有许多不足之处的；另一方面，国内的水泥、骨料与国外使用的水泥、骨料在成分和性能上差别也较大，因而更不能直接使用国外的相关标准。因此，建议结合再生骨料分级情况，尽早制定出适合国内情祝的再生混凝土的有关标准和规程。

第六，通过对再生混凝土的经济性进行综合研究，在我国广泛推广应用再生混凝土，同样需要xx积极的产业政策扶持和国家的法律法规保障。

参考文献

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[4] 孙跃东，肖建庄.再生混凝土骨料[J].混凝土，（06）：33-36.

[5] 邢振贤，周日农.再生混凝土性能研究与开发思路[J].建筑技术开发，，25（05）：28-31.