再生粗骨料對混凝土結(jié)構(gòu)耐久性影響機理研究.pdf

1、基于可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略思想和土木工程建設(shè)的需要，將再生混凝土這種新型綠色建筑材料應(yīng)用到土木工程，特別是結(jié)構(gòu)工程中，已是大勢所趨。因此，本文從結(jié)構(gòu)耐久性角度出發(fā)，對再生混凝土的碳化性能、氯離子滲透性能和鋼筋銹蝕性能展開試驗研究，并率先建立再生骨料和再生混凝土微觀結(jié)構(gòu)模型，探討再生骨料對再生混凝土結(jié)構(gòu)耐久性影響的機理。
　　 本文首先通過建立再生骨料和再生混凝土微觀結(jié)構(gòu)模型，確定影響再生混凝土宏觀性能的微觀因素即水灰比和再生骨料摻量。然

2、后通過改變水灰比和再生骨料摻量，對再生混凝土碳化性能、滲透性能及鋼筋銹蝕性能進行了試驗研究，為后續(xù)再生混凝土結(jié)構(gòu)耐久性影響機理的研究奠定基礎(chǔ)。鑒于目前對再生混凝土碳化性能和鋼筋銹蝕研究較少的現(xiàn)狀，建立了以再生骨料摻量為主要分段參數(shù)的再生混凝土碳化模型和再生混凝土鋼筋銹蝕物理模型?；谠囼炑芯砍晒鸩絼?chuàng)建再生混凝土滲透模型和再生混凝土孔隙裂隙雙重逾滲模型，著重圍繞再生骨料對再生混凝土鋼筋銹蝕的影響機理展開分析。
　　 總結(jié)本文主

3、要研究工作和預(yù)期成果如下：
　　 在分析和總結(jié)現(xiàn)有研究成果的基礎(chǔ)上，首創(chuàng)了以“再生骨料效應(yīng)層”作為再生骨料性能表征的再生骨料微結(jié)構(gòu)模型，并就再生骨料效應(yīng)層體積分?jǐn)?shù)進行了計算，確定再生骨料吸水率和再生骨料效應(yīng)層體積之間存在的函數(shù)關(guān)系：V0=25×(γsWm-1.33)，并以此為基礎(chǔ)提出了由再生骨料、新界面過渡區(qū)和水泥砂漿三相組成的再生混凝土微觀結(jié)構(gòu)模型。通過對微觀結(jié)構(gòu)和宏觀性能相關(guān)關(guān)系的分析，建立再生混凝土宏觀性能和微觀結(jié)構(gòu)相關(guān)關(guān)

4、系：K*=C(W/C，M)，以此為理論基礎(chǔ)對再生混凝土結(jié)構(gòu)耐久性進行深入研究。
　　 根據(jù)本文理論研究基礎(chǔ)K*=C(W/C，M)，配制了水灰比分別為0.45、0.55、0.65和再生骨料摻量分別為0、30%、50%、70％和100%的15組再生混凝土試件，測定了其28d抗壓強度及3d、7d、14d、28d和56d碳化深度，分析了水灰比和再生骨料摻量對再生混凝土的抗壓強度和碳化性能的影響規(guī)律。試驗結(jié)果表明水灰比對再生混凝土性能的影

5、響規(guī)律與普通混凝土類似，均隨著水灰比的增大，28d抗壓強度呈下降趨勢，碳化深度呈增大趨勢。但受再生骨料高吸水性的影響，當(dāng)水灰比由0.45增大到0.65時，再生混凝土碳化深度的增長速度不如普通混凝土那樣顯著；再生骨料摻量的變化對再生混凝土28d抗壓強度和碳化性能均有明顯影響，其影響的程度取決于再生骨料高吸水性引起的有利作用和損傷結(jié)構(gòu)帶來的不利作用兩方面的對比，與水灰比的大小有一定的關(guān)系。在試驗分析的基礎(chǔ)上，考慮水灰比和再生骨料摻量的交互影

6、響作用，以再生骨料50%摻量為分段點，建立了再生混凝土抗壓強度函數(shù)關(guān)系表達式和碳化深度模型。運用數(shù)學(xué)統(tǒng)計和誤差分析的方法，驗證了模型具有較好的吻合度。
　　 為明確再生骨料對混凝土滲透性能的影響，共進行了15組再生混凝土試件的6h電通量測定，并計算了相應(yīng)對比組的氯離子擴散系數(shù)，分析了水灰比和再生骨料摻量對再生混凝土氯離子滲透性能的影響規(guī)律。研究結(jié)果表明：在各配合比下，再生混凝土氯離子滲透性為中等水平，并不低于普通混凝土。隨著水灰

7、比的增大，再生混凝土6h通電量增加，氯離子擴散系數(shù)增大，與普通混凝土具有類似規(guī)律；而再生骨料摻量對再生混凝土氯離子滲透性能的作用受水灰比的影響，影響規(guī)律并不單調(diào)。鑒于此，提出了再生混凝土雙相復(fù)合滲透模型，當(dāng)水灰比和再生骨料摻量發(fā)生變化時，模型中高低滲透性相隨之發(fā)生相互轉(zhuǎn)換，同時運用GEM理論對再生骨料滲透系數(shù)提出了相應(yīng)的計算方法。
　　 基于再生混凝土碳化試驗和氯離子滲透試驗結(jié)果，對再生混凝土鋼筋銹蝕性能進行進一步試驗研究，共測

8、定了15組再生混凝土鋼筋銹蝕開始時間和鋼筋銹蝕率。試驗結(jié)果表明：再生混凝土中鋼筋銹蝕開始時間受水灰比和再生骨料摻量雙因素影響，當(dāng)再生骨料摻量低于50％時，鋼筋銹蝕隨水灰比變化的規(guī)律和普通混凝土相似，但當(dāng)再生骨料摻量高于50%時，再生混凝土中鋼筋銹蝕的變化規(guī)律和普通混凝土截然相反，并且隨著再生骨料摻量的增加，再生混凝土鋼筋銹蝕開始時間呈推遲趨勢；再生混凝土鋼筋銹蝕率隨水灰比的增大而增大，再生骨料摻量對鋼筋銹蝕率的影響與水灰比有關(guān)，取決于再

9、生骨料對滲透性影響的兩面性。
　　 結(jié)合再生混凝土雙相復(fù)合滲透模型和逾滲理論，本文提出了再生混凝土孔隙裂隙雙重逾滲介質(zhì)模型，并結(jié)合逾滲閥值進行計算分析，得出水灰比增大至0.55時，再生混凝土中發(fā)生鍵逾滲現(xiàn)象，再生骨料摻量增大到52.4％時，發(fā)生座逾滲現(xiàn)象的重要結(jié)論，并結(jié)合再生混凝土碳化、氯離子滲透和鋼筋銹蝕的試驗結(jié)果進行對比驗證。在此基礎(chǔ)上，就水灰比和再生骨料摻量雙因素變化時，再生骨料對混凝土鋼筋銹蝕影響機理進行闡明，建立了再生