砖和旧砂浆含量对再生混凝土力学性能影响的试验研究

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建筑垃圾来源多样、成分复杂,以其作为原材料生产再生混凝土,虽然可以节约资源、减少垃圾排放,但由于产品质量控制困难,制约了大规模推广使用。考虑建筑垃圾制备再生骨料品质受其砖和旧砂浆含量的影响,因此,通过控制再生骨料中砖和旧砂浆含量来保证再生混凝土的品质是一种有效的途径。本文在国家重点研发计划课题“建筑垃圾定向分类预处理技术和装备研究与工程示范”(2019YFC1906202)和广西建筑新能源与节能重点实验室项目(桂科能19-J-21-27)资助下,通过人为控制再生骨料中砖含量为0、3%、6%、9%、12%、15%和旧砂浆含量为0%、5%、10%、15%,进行再生骨料物理性能试验及其再生混凝土立方体抗压强度试验、轴心抗压强度试验、劈裂抗拉强度试验、抗折强度试验、静弹性模量试验、应力-应变全曲线试验和界面过渡区显微硬度检测。重点研究内容主要涉及:砖和旧砂浆含量对建筑垃圾中再生骨料特性的影响,砖和旧砂浆含量对再生混凝土强度与变形的影响以及再生混凝土界面过渡区显微硬度变化等。研究结果表明:(1)建筑垃圾中碎砖和旧砂浆含量对再生骨料及再生混凝土性能影响显著,随着含量的增加,再生骨料材料性能及再生混凝土力学性能下降明显,主要表现为表观密度、立方体抗压强度、棱柱体轴心抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度及弹性模量均变小,压碎值、吸水率增加。除了砖和旧砂浆对再生混凝土弹性模量影响类似之外,其余相较于砖,旧砂浆对建筑垃圾再生骨料性能及其再生混凝土强度影响更为明显。同时也提出适合不同砖和旧砂浆含量下再生混凝土强度之间及弹性模量的计算公式,供实际工程中参考。(2)不管同时含砖和旧砂浆还是仅含旧砂浆时,再生混凝土的应力-应变全曲线上升段类似普通混凝土,但下降段比普通混凝土的表现更复杂。此外,对比国内外学者提出的全曲线方程的优缺点,本文采用4种具有代表的单轴受压应力-应变全曲线方程来拟合再生混凝土的全曲线方程。通过对曲线拟合得到的参数进行比较分析,给出再生混凝土不同的应力-应变曲线方程的参数选用建议,使其满足不同砖和砂浆含量下再生混凝土的应力-应变全曲线。(3)当原生混凝土强度等级高于含砖和旧砂浆再生混凝土设计的强度等级时,除旧砂浆与天然骨料和砖骨料与新砂浆过渡界面不是薄弱区以外,其余界面均为薄弱区。而原生混凝土强度等级低于含砖和旧砂浆再生混凝土设计的强度等级时,除砖骨料与新砂浆过渡界面不是薄弱区以外,其余过渡界面均为薄弱区。无论原生混凝土强度等级的高低,强度较低其他旧砂浆和砖骨料均是薄弱区。
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