高性能再生混凝土微观结构及性能试验研究

从可持续发展的观点出发,将废弃混凝土循环再生骨料与粉煤灰、磨细矿渣粉等一起配制高性能再生骨料混凝土可以很好地解决资源和环境的协调发展问题。因此,本文以试验研究为主,对高性能再生骨料混凝土的基本性能和微观结构进行了研究,主要内容如下: 首先,对高性能再生骨料混凝土的基本力学性能进行了试验研究,试验结果显示高性能再生骨料混凝土的立方体抗压强度、轴心抗压强度和劈裂抗拉强度均稍低于同强度等级的高性能天然骨料混凝土,而其弹性模量明显低于高性能天然骨料混凝土,随着强度的提高,高性能再生骨料混凝土的弹性模量提高,且高性能再生骨料混凝土的破坏都是界面破坏。 第二,提出了在新旧水泥石之间和旧水泥石与原天然骨料之间存在一个双层界面的观点,并运用扫描电镜、偏光镜和显微硬度计对高性能再生骨料混凝土的水化产物形貌、界面过渡区缺陷和界面显微硬度进行了测试。试验表明在再生骨料与新水泥石之间的界面过渡区内存在一些孔洞、微裂纹以及疏松的Ca(OH)2晶体且界面硬度低,从再生骨料表面到水泥石本体,界面弱区的特点逐渐变弱;随着强度的提高和水化龄期的增长,界面过渡区的显微硬度增大。试验还表明粉煤灰、矿渣等微细矿粉可以改善再生骨料混凝土界面过渡区的性能,提高再生骨料混凝土的密实性。 第三,通过试验获取了高性能再生骨料混凝土的应力-应变全曲线,试验发现高性能再生骨料混凝土的峰值应力稍低于同强度等级的高性能天然骨料混凝土,而峰值应变则明显高于高性能天然骨料混凝土;高性能再生骨料混凝土峰值应力和峰值应变都随强度的提高而提高;建立了高性能再生骨料混凝土的应力-应变本构模型,且根据该模型拟合的理论曲线与试验曲线吻合较好;定义和计算了高性能再生骨料混凝土的“压缩应变能”和“脆性指数”,计算结果表明随着强度的提高,高性能再生骨料混凝土的压缩应变能增大,脆性指数增大。 最后,对高性能再生骨料混凝土的抗氯离子渗透性展开了试验研究。试验表明随着强度的提高和龄期的增长,高性能再生骨料混凝土的抗氯离子渗透性显著增强,矿粉、粉煤灰等微细矿物质大大改善了再生骨料混凝土抗氯离子侵蚀性。试验还表明高性能再生骨料混凝土的抗氯离子渗透性较高性能天然骨料混凝土差,但其仍具有很好的抗氯离子渗透性,能满足工程耐久性要求。 本文的研究为再生混凝土的破坏机理和再生混凝土结构的非线性分析提供了研究基础,为制定再生混凝土应用的技术规范提供了重要的参考。