【摘要】：再生骨料是對拆除后的混凝土塊體進行破碎、提煉成的可以再次使用的多種粒徑的骨料,將再生骨料全部或部分替換自然砂石配制而成的混凝土稱為再生混凝土。國內(nèi)外對再生骨料的應用目前主要集中于再生粗骨料,而對占再生骨料產(chǎn)量20%~50%的再生細骨料則應用較少,不能完全實現(xiàn)廢棄混凝土的再利用。為此,本文選取的研究對象為同時取代粗細骨料(再生粗骨料取代率為100%,再生細骨料取代率為0%、50%、100%)的再生混凝土,研究不同再生細骨料取代率(r=0、r=50%、r=100%),經(jīng)過不同高溫(20℃、200℃、400℃、600℃、800℃)以及不同冷卻方式(自然冷卻、噴水冷卻)作用后,再生混凝土的基本材料力學性能,為火災后該類結(jié)構(gòu)的損傷評估與修復加固提供研究基礎。具體研究內(nèi)容及研究成果如下:(1)測定了再生骨料的基本物理參數(shù),包括再生骨料的表觀密度、壓碎指標、吸水率等指標。測試結(jié)果表明再生骨料的表觀密度和壓碎指標低于天然骨料,再生骨料的吸水率遠大于天然骨料。研究了再生細骨料取代率對常溫下再生混凝土的抗壓強度、劈裂抗拉強度、軸向抗壓強度及彈性模量的影響規(guī)律。試驗研究表明,隨著再生細骨料取代率的增加,再生混凝土的抗壓強度、劈裂抗拉強度及軸心抗壓強度都經(jīng)歷先增加后降低的過程,而其彈性模量則隨著再生細骨料取代率的增加而持續(xù)降低。(2)針對180個再生混凝土標準立方體試塊,開展了高溫后標準立方體受壓強度與劈拉強度試驗研究。研究了其表觀特征、質(zhì)量損失以及立方體受壓強度和劈裂受拉強度的變化規(guī)律。試驗結(jié)果表明,隨著溫度的升高,試塊表面疏松開裂的損傷程度有所增加,再生混凝土質(zhì)量損失率不斷增大;再生細骨料取代率對高溫再生混凝土立方體抗壓強度及劈裂抗拉強度影響無明顯規(guī)律;相比自然冷卻,噴水冷卻后再生混凝土的強度更低。在此基礎上,給出了高溫后再生混凝土立方體受壓強度與受拉強度折減系數(shù)的建議值。(3)開展了90個再生混凝土標準棱柱體試塊高溫后軸心受壓試驗研究,觀測了再生混凝土棱柱體受壓試塊的破壞模式,實測了峰值應力、彈性模量、峰值應變以及應力-應變關(guān)系曲線,研究了上述力學性能指標隨溫度、再生細骨料取代率及冷卻方式的變化規(guī)律。在此基礎上,驗證了課題組前期建立的再生混凝土應力-應變關(guān)系模型,與試驗結(jié)果吻合較好。
【圖文】：

a) 再生粗骨料（粒徑：4.75-26.5mm） b) 再生細骨料（粒徑：0.15-4.75mm）圖 2-1 再生骨料.2.2 試驗用骨料表觀密度骨料的表觀密度即骨料在自然狀態(tài)下，不含開口孔隙率時，單位體積骨料干質(zhì)量。試驗測試結(jié)果如表 2-1 所示。表 2-1 骨料表觀密度名稱 天然粗骨料 再生粗骨料 天然細骨料 再生細骨表觀密度(kg/m3) 2780 2500 2597 2222變化量 -10.1% -14.4%再生粗骨料和再生細骨料及天然骨料表觀密度的測試，一方面可為本試驗凝土配合比設計提供材料基礎計算參數(shù)；另一方面也可反映材料組成成分的情況。從上述試驗結(jié)果可以看出，與天然骨料相比，再生粗骨料的表觀密度了 10.1%，再生細骨料的表觀密度降低了 14.4%。分析原因，再生骨料表面包殘留了大量的水泥砂漿，而水泥砂漿的密度小于天然骨料，導致再生骨料表度降低；同時，再生骨料表面包裹物或殘余物之間大量的微裂紋，使再生骨

骨料的處理則采用附加水的形式，即在混凝土制備過程中額外添加再生細骨料飽和吸水量的 70%的附加水作為補償，，以保證再生混凝土的工作性能。2.4 再生混凝土試件的制備與養(yǎng)護再生混凝土試件的制備在哈爾濱工業(yè)大學結(jié)構(gòu)與抗震建設部重點實驗室進行，再生混凝土的攪拌采用 150L 機械攪拌機攪拌。攪拌順序為：首先將粗骨料、砂子加入攪拌機內(nèi)干攪 1 分鐘，再加入 1/3 水攪拌 1 分鐘，隨后加入水泥、外加劑及剩余水攪拌 2 分鐘。攪拌結(jié)束后對拌合物進行坍落度測定，并注入試模，用振搗棒進行人工振搗并用刮刀抹平表面，放置 24 小時后拆模。將混凝土試件放入標準養(yǎng)護室養(yǎng)護 28 天取出。將試件在室溫環(huán)境下氣干至少 90 天以上進行高溫試驗。試塊放置 90 天的原因是：一方面可防止再生混凝土試件的過高含水率導致其高溫過程產(chǎn)生爆裂，影響再生混凝土材料力學性能測試結(jié)果；另一方面，根據(jù)同濟大學肖建莊課題組的研究成果，再生混凝土在 90 天齡期時，其材料力學性能趨于穩(wěn)定，而在 28 天齡期后，再生混凝土的材料力學性能還會有較大的提升。制備完成的再生混凝土標準立方體（100mm×100mm×100mm）和標準棱柱體（100mm×100mm300mm）試塊如圖 2-2 所示。
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TU528

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本文編號：2617205