再生混凝土多重界面结构与性能损伤机理研究

发布时间：2020-04-13 20:55

【摘要】：由废弃混凝土制备的再生粗骨料表面附着大量强度低、吸水率高且与骨料结合较弱的硬化水泥石,导致再生混凝土中存在多重界面结构,造成了再生骨料混凝土的力学性能和耐久性明显劣化。目前,针对再生混凝土中界面过渡区性能的研究报道较少且研究不够深入,仅限于对再生混凝土不同界面过渡区中的水化产物、微观形貌的定性分析,尚未建立界面过渡区微观性能与宏观性能的关系,因而有必要系统研究再生混凝土中的各类界面结构特征,建立科学合理的再生混凝土微观结构性能研究方法,探索其性能劣化机理,并找出相应的改善途径。本文在国家自然科学基金项目(51578297)的资助下,首先研究不同品质再生粗骨料表面的附着砂浆含量,定量分析再生骨料内部缺陷与基本性能的关系,揭示废弃混凝土强度差异、再生粗骨料品质对再生骨料混凝土性能的影响规律;其次,结合再生粗骨料及再生混凝土性能特点,提出了再生混凝土多重界面结构重构模型,实现了再生混凝土中的老界面、骨料新界面、砂浆新界面的准确分辨及定位;基于再生混凝土多重界面结构重构模型,利用显微硬度计、光学扫描等测试技术,提出再生混凝土多重界面结构微观研究方法,研究分析废弃混凝土强度差异对再生混凝土多重界面结构特征、显微结构及性能的影响规律;最后系统研究碳化作用、硫酸盐和氯盐侵蚀对再生混凝土多重界面结构显微硬度、微观形貌及水化产物等性能的影响规律,定量分析其性能劣化机理,并探索再生混凝土性能提升技术。主要研究内容包括:(1)对比分析了物理强化对再生粗骨料性能的影响,采用煅烧-研磨法对不同品质再生粗骨料附着砂浆含量进行定量分析,最终确定再生粗骨料煅烧温度宜为400℃,研磨时间均为20min,并测得Ⅰ类、Ⅱ类和Ⅲ类再生粗骨料附着砂浆含量依次为7.5%、22.8%和39.7%,通过附着砂浆含量与再生粗骨料吸水率、表观密度、压碎指标等性能良好的线性关系,可以精确测算再生粗骨料表面的附着砂浆含量,直观地反映出再生粗骨料的内部缺陷。(2)通过研究再生粗骨料品质和取代率对再生混凝土性能的影响规律,提出了再生粗骨料品质提升技术与使用方法。再生粗骨料取代率及品质对C30混凝土性能影响较小,而对C50混凝土性能影响较大,与普通混凝土相比,取代率为100%时,利用低品质和高品质再生粗骨料配制的C50混凝土28d抗压强度分别降低了30.1%和5.4%,并且高品质再生粗骨料混凝土的耐久性能与天然骨料混凝土较为接近,且明显优于低品质再生粗骨料混凝土。(3)基于再生粗骨料的性能及特点,创新性地提出了再生混凝土多重界面结构重构模型,建立了多重界面结构重构方法,准确分辨及定位再生混凝土中老界面、骨料新界面及砂浆新界面;利用废混凝土芯样代替随机分布的再生粗骨料,圆柱体芯样周围浇筑不同强度等级新砂浆,制成再生混凝土多重界面结构重构模型试件,结合芯样切片、微裂缝观测、显微硬度及扫描电镜等测试技术,实现了界面过渡区宽度及性能的定量分析。(4)利用所建立的再生混凝土多重界面结构重构模型,对不同强度等级再生混凝土多重界面结构力学性能及耐久性能进行了试验研究。采用显微硬度测试技术,对界面过渡区性能进行定量化测试,研究了再生混凝土性能劣化的损伤机理;通过界面过渡区的微观形貌及水化产物研究,明确了侵蚀性介质进入和破坏再生混凝土的通道,揭示了不同侵蚀性介质的侵入过程、界面破坏及耐久性劣化机理。本研究以再生骨料内部缺陷和再生混凝土多重界面结构这一薄弱环节为核心,开展系列研究工作,抓住了影响再生混凝土性能的最主要因素,探索改善再生混凝土界面结构的技术途径,揭示了再生混凝土性能劣化机理,进一步完善了再生混凝土基础研究理论,有利于再生混凝土的生产与应用,对于推进资源全面节约和循环利用发展战略具有重要意义。
【学位授予单位】：青岛理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU528

【参考文献】