高温后再生细骨料混凝土材料力学性能试验研究

发布时间：2020-04-07 00:27

【摘要】：再生骨料是对拆除后的混凝土块体进行破碎、提炼成的可以再次使用的多种粒径的骨料,将再生骨料全部或部分替换自然砂石配制而成的混凝土称为再生混凝土。国内外对再生骨料的应用目前主要集中于再生粗骨料,而对占再生骨料产量20%~50%的再生细骨料则应用较少,不能完全实现废弃混凝土的再利用。为此,本文选取的研究对象为同时取代粗细骨料(再生粗骨料取代率为100%,再生细骨料取代率为0%、50%、100%)的再生混凝土,研究不同再生细骨料取代率(r=0、r=50%、r=100%),经过不同高温(20℃、200℃、400℃、600℃、800℃)以及不同冷却方式(自然冷却、喷水冷却)作用后,再生混凝土的基本材料力学性能,为火灾后该类结构的损伤评估与修复加固提供研究基础。具体研究内容及研究成果如下:(1)测定了再生骨料的基本物理参数,包括再生骨料的表观密度、压碎指标、吸水率等指标。测试结果表明再生骨料的表观密度和压碎指标低于天然骨料,再生骨料的吸水率远大于天然骨料。研究了再生细骨料取代率对常温下再生混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度、轴向抗压强度及弹性模量的影响规律。试验研究表明,随着再生细骨料取代率的增加,再生混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度及轴心抗压强度都经历先增加后降低的过程,而其弹性模量则随着再生细骨料取代率的增加而持续降低。(2)针对180个再生混凝土标准立方体试块,开展了高温后标准立方体受压强度与劈拉强度试验研究。研究了其表观特征、质量损失以及立方体受压强度和劈裂受拉强度的变化规律。试验结果表明,随着温度的升高,试块表面疏松开裂的损伤程度有所增加,再生混凝土质量损失率不断增大;再生细骨料取代率对高温再生混凝土立方体抗压强度及劈裂抗拉强度影响无明显规律;相比自然冷却,喷水冷却后再生混凝土的强度更低。在此基础上,给出了高温后再生混凝土立方体受压强度与受拉强度折减系数的建议值。(3)开展了90个再生混凝土标准棱柱体试块高温后轴心受压试验研究,观测了再生混凝土棱柱体受压试块的破坏模式,实测了峰值应力、弹性模量、峰值应变以及应力-应变关系曲线,研究了上述力学性能指标随温度、再生细骨料取代率及冷却方式的变化规律。在此基础上,验证了课题组前期建立的再生混凝土应力-应变关系模型,与试验结果吻合较好。
【图文】：

再生骨料,表观密度

a) 再生粗骨料（粒径：4.75-26.5mm） b) 再生细骨料（粒径：0.15-4.75mm）图 2-1 再生骨料.2.2 试验用骨料表观密度骨料的表观密度即骨料在自然状态下，不含开口孔隙率时，单位体积骨料干质量。试验测试结果如表 2-1 所示。表 2-1 骨料表观密度名称天然粗骨料再生粗骨料天然细骨料再生细骨表观密度(kg/m3) 2780 2500 2597 2222变化量 -10.1% -14.4%再生粗骨料和再生细骨料及天然骨料表观密度的测试，一方面可为本试验凝土配合比设计提供材料基础计算参数；另一方面也可反映材料组成成分的情况。从上述试验结果可以看出，与天然骨料相比，再生粗骨料的表观密度了 10.1%，再生细骨料的表观密度降低了 14.4%。分析原因，再生骨料表面包残留了大量的水泥砂浆，而水泥砂浆的密度小于天然骨料，导致再生骨料表度降低；同时，再生骨料表面包裹物或残余物之间大量的微裂纹，使再生骨

棱柱体,试块,立方体,再生混凝土

骨料的处理则采用附加水的形式，即在混凝土制备过程中额外添加再生细骨料饱和吸水量的 70%的附加水作为补偿，，以保证再生混凝土的工作性能。2.4 再生混凝土试件的制备与养护再生混凝土试件的制备在哈尔滨工业大学结构与抗震建设部重点实验室进行，再生混凝土的搅拌采用 150L 机械搅拌机搅拌。搅拌顺序为：首先将粗骨料、砂子加入搅拌机内干搅 1 分钟，再加入 1/3 水搅拌 1 分钟，随后加入水泥、外加剂及剩余水搅拌 2 分钟。搅拌结束后对拌合物进行坍落度测定，并注入试模，用振捣棒进行人工振捣并用刮刀抹平表面，放置 24 小时后拆模。将混凝土试件放入标准养护室养护 28 天取出。将试件在室温环境下气干至少 90 天以上进行高温试验。试块放置 90 天的原因是：一方面可防止再生混凝土试件的过高含水率导致其高温过程产生爆裂，影响再生混凝土材料力学性能测试结果；另一方面，根据同济大学肖建庄课题组的研究成果，再生混凝土在 90 天龄期时，其材料力学性能趋于稳定，而在 28 天龄期后，再生混凝土的材料力学性能还会有较大的提升。制备完成的再生混凝土标准立方体（100mm×100mm×100mm）和标准棱柱体（100mm×100mm300mm）试块如图 2-2 所示。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU528

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