骨料多级级配在预制混凝土梁中应用的探索

主要采用骨料多级级配和325#低标号水泥生产出满足设计要求的C45预制混凝土梁,初步研究分析了骨料最大粒径及各粒径用量对混凝土抗压度的影响机理。     

基于随机骨料的混凝土边界效应影响研究

为了研究混凝土构件内的骨料边界效应,分别采用图像识别技术和随机骨料建模技术分析了真实的骨料分布、形状、长径比、粒径及表面棱角数量等因素对骨料密度分布曲线及边界效应的影响规律。研究结果表明：骨料密度分布曲线呈现先上升、随后下降、最终趋于稳定或略有震荡的规律,且不受骨料几何形态影响,稳定时对应的密度分数略高于平均骨料密度分数;骨料密度曲线峰值厚度约为骨料最小粒径,边界效应层厚度约为骨料平均粒径,且这二者均随着骨料粒径及长径比的增加逐渐增大;在骨料的几何形态特征因素中,骨料粒径对密度分布曲线、峰值厚度及效应层厚度影响较为显著,影响程度强于其他的几何形态特征。     

不同粒径再生骨料混凝土性能试验分析

废弃混凝土块经过分拣、破碎、清洗、分级后,可以分成再生粗骨料和再生细骨料,将再生粗骨料作为混凝土骨料,其力学性能与天然骨料相比有所差异。针对不同粒径再生骨料混凝土的性能进行试验分析,对分析不同粒径再生骨料混凝土的抗压强度和弹性模量进行比较。试验表明：随着再生骨料粒径的变化,再生混凝土抗压强度与弹性模量都有明显变化,但变化规律与粒径变化不一致,据此,对优选骨料粒径提出建议。     

再生骨料的关键特性分析

再生骨料的基本特性与天然骨料相比,主要区别在于再生骨料压碎值大、吸水率高,将其用做混凝土材料时,这两个指标是影响混凝土性能的关键因素。针对再生骨料的这两个关键特性进行了详细的研究,提出采用饱水压碎值作为再生骨料的压碎指标;根据再生骨料的组成性状提出了适用于再生粗骨料的吸水率精确测试方法,得出了再生粗骨料孔隙吸水所占的比例范围,以及再生粗骨料吸水率与粒径及浸水时间之间的关系规律。     

混凝土三维细观随机模型的建立和有限元剖分

将混凝土假定为由骨料和砂浆组成的两相复合材料, 研究了球形、椭球形和两者混合体的边界和干涉判断数学条件; 设计了球形、椭球形骨料随机投放算法, 并利用MATLAB编制相应程序, 生成了混凝土细观层次三维随机几何模型; 采用相邻骨料颗粒中心距判断球形骨料的干涉关系, 利用一个椭球上任一点与另一个椭球形心连线构成的直线段上的任一点与该椭球的关系判断椭球形骨料的干涉关系, 将两椭球之间的干涉关系转化为一点与椭球的关系; 基于MATLAB平台开发了mat2scr2017程序, 将MATLAB中的图形文件数据读入SCR脚本文件中, 将mat2scr 2017程序生成的随机骨料模型转化为AutoCAD图形文件, 并导入有限元软件COMSOL Multiphysics中剖分混凝土几何模型有限元网格。研究结果表明: 建立的随机骨料模型的骨料体积率可达到50%, 骨料粒径和投放位置均满足随机性要求; 椭球形随机骨料投放算法简单、高效, 且能保证椭球自身倾角的随机性; 模型适用于任意级配混凝土的生成, 对连续级配混凝土骨料的逐级随机投放保证了各级配骨料的体积率; 实现了MATLAB图形向AutoCAD图形的转换, 极大地提高了混凝土随机骨料模型的通用性; 所建混凝土模型网格剖分满足骨料、砂浆交界处网格一致性要求, 满足有限元分析的需要。     

骨料粒径对珊瑚混凝土力学性能影响

为研究珊瑚粗骨料粒径对珊瑚混凝土力学性能的影响,开展0.50,0.40和0.33共3种水灰比(w/c)条件下,5～10,5～20 mm和5～31.5 mm连续级配的珊瑚混凝土力学性能试验研究。研究结果表明:新拌全珊瑚混凝土流动性受骨料粒径影响显著,受条状、树枝状骨料占比的增加影响,骨料粒径越大流动性越差,主要原因是,其咬合互锁作用不利于骨料的翻转,降低了新拌珊瑚混凝土流动性;粒径大小对于珊瑚混凝土破坏过程存在一定影响,主要表现为破坏面处骨料贯穿破坏数量,但最终破坏形态差距并不明显;较大粒径珊瑚骨料有利于增强低水灰比条件下珊瑚混凝土抗折强度,不规则排列的珊瑚碎屑条状特性颗粒在水泥砂浆强度较低时表现出一定的桥接能力,随着水泥砂浆强度提高,其增强效果逐渐降低。     

地聚物再生混凝土粗骨料的优化设计

为研究粗骨料不同参数对地聚物再生混凝土性能的影响,采用三因素三水平的正交试验设计方法对粗骨料进行优化设计,分析不同因素对粗骨料配比的作用以及不同水平间的差异。探讨粗骨料最大粒径、分形维数及天然骨料对再生骨料的取代粒径这三因素对再生混凝土性能的影响规律和机理。试验结果表明：对于混凝土的流动性与抗压强度,粗骨料粒径的大小始终是影响地聚物再生混凝土性能的关键因素;骨料优化后的混凝土强度基本可达到C50级别,与基准混凝土相比,优化后混凝土的性能得到明显改善;混凝土的抗压强度与粗骨料各因素之间存在良好的线性关系。     

高强度混凝土路面板配合比设计及其抗开裂性能研究

通过骨料粒径、引气剂等材料对高强混凝土的性能影响分析,骨料粒径、减缩剂对高强混凝土路面板开裂性能影响以及混凝土强度、骨料粒径对混凝土断裂能的影响的分析提出了温差大、低湿度和高负荷环境下的混凝土路面板配合比设计理念。该研究成果是作者与清华大学联合携手通过近两年的室内实验与现场试验路的实践所研究得出的结论。     

矿物掺合料对再生砖骨料混凝土影响研究

废弃黏土砖经过破碎机,破碎成粒径合乎混凝土骨料要求的碎块,取代天然碎石,配制再生砖骨料混凝土。通过抗压强度试验、劈裂强度试验测试再生砖骨料混凝土力学性能,研究分析粉煤灰、硅灰等矿物掺和料对其影响。试验结果表明：(1)再生砖粗骨料混凝土的强度小于普通混凝土;(2)粉煤灰对于再生砖粗骨料混凝土的早期抗压强度有不利的影响,但是可以促进后期强度和劈裂抗拉强度的提高;(3)掺入硅灰可以显著提高再生砖粗骨料混凝土的抗压、抗拉强度,是解决再生砖粗骨料混凝土强度偏低的有效措施。     

沥青等级对再生粗骨料热拌沥青混合料性能的影响

为评价采用再生粗骨料对不同沥青的混合料基本性能的影响,选用两种沥青SK70和SK90,首先对再生粗骨料的基本物理性能进行测定,然后将天然骨料部分或全部(0%、25%、50%和75%)被再生材料替代用于热拌沥青混合料。研究结果表明:RCA骨料的吸水率变化显著,使用再生粗骨料增加了沥青混合料的最佳沥青用量,两种不同等级的沥青混合料性能对比发现,再生粗骨料的使用提高了其抗滑性能,且SK90混合料优于SK70混合料;含有再生粗骨料的沥青混合料水敏感性低于普通沥青混合料;在重交沥青路面中,再生粗骨料不应超过25%的替代比例。