再生砖砌体骨料混凝土收缩性能及机理研究

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近年来,随着我国城市化进程加快,每年约产生15亿吨的拆建垃圾。将其破碎、加工成再生骨料,可以消纳大量的城市拆建垃圾,进而实现建筑废弃物的资源循环再生。由于再生骨料本身疏松多孔,具有较高的孔隙率和较大的吸水特性,导致再生骨料混凝土具有较大的收缩变形,尤其在约束状态下,收缩变形产生较大的收缩应力,会引起再生骨料混凝土结构产生裂缝,对建筑结构的安全性和耐久性产生极大的隐患。本文采用宏观试验与微观测试手段,研究了再生砖砌体骨料混凝土(Recycled Brick Masoney Aggregate Concrete,RBMAC)自由收缩变形和约束条件下收缩应力的发展,试验研究主要内容及所得结论如下:(1)无约束条件下RBMAC的收缩变形规律。在总用水量一致的条件下,随着再生砖砌体骨料掺量的增加,RBMAC的自由收缩呈增加的趋势,当天然骨料由再生砖砌体骨料完全(100%)取代时,与普通混凝土相比,28d混凝土收缩率约增加46.2%,180d混凝土收缩率约增加54.2%;随着再生砖砌体骨料预湿程度的提高,RBMAC的自由干燥收缩呈增加的趋势,91d龄期时,饱和预湿再生砖砌体骨料制备混凝土的干燥收缩达到干燥再生骨料制备混凝土干燥收缩的165%。(2)粉煤灰掺入对RBMAC干燥收缩的影响。以粉煤灰取代部分水泥可以有效细化试样内部孔结构,减小毛细孔的比率,从而可在一定程度上抑制RBMAC的干燥收缩,50%粉煤灰取代水泥可使RBMAC的干燥收缩降低约39%,比未掺加粉煤灰的普通混凝土的干燥收缩减小约8%。参照国内外ACI 209、CEB-FIP、GL2000以及B3等相关收缩试验模型,提出大掺量粉煤灰再生砖砌体骨料混凝土干燥收缩修正预测公式εs(t)=εs,∞(1-αebt(1-wFA)。。(3)RBMAC的内养护作用机理。不同预湿程度的再生砖砌体骨料在不同水胶比的水泥净浆中,骨料内部孔压随龄期呈现上升——平衡——下降的三阶段规律;预湿处理会使再生砖砌体骨料在水泥净浆中的吸水能力下降,而返水能力得到加强。当增加再生砖砌体骨料的取代率时,再生混凝土所对应的毛细管负压峰值逐渐降低,且峰值出现的时间依次延后;对再生砖砌体骨料进行预湿处理,可以使再生混凝土的毛细管负压峰值延后出现。(4)RBMAC的应力发展和徐变变形规律。再生砖砌体骨料掺量的增加对RBMAC温升影响不大;当完全采用再生砖砌体骨料时,绝热温升降低约2.36℃,相应构件开裂破坏时的应力降低约0.33MPa,开裂温度也较低,应力储备达47%。水胶比的改变也对其温升影响有限,但会引起RBMAC试件相应的约束应力随水胶比的减小而增大。对混凝土的徐变变形进行了理论分析计算,并通过温度应力试验结果得到了验证,同时通过所测得的松弛应力间接评价了早期徐变对RBMAC的影响。
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