再生保温混凝土力学性能与保温性能影响因素及其机理研究

In recent years, high speed development of construction industry brings a series of resources and environment problems in China. This project focus on a kind of recycled aggregate thermal insulation concrete (RATIC) with glazed hollow bead. From macro and micro perspective, it studies the influence of different factors (including recycled strength, replacement ratio, type, size of glazed hollow bead, breakage ratio) to the mechanical property of RATIC and the relation between various factors and mechanical property indexes. Then the strength model and elastoplasticity damage mechanism of RATIC are established at micro-level by using CT scanning technique.The relationship between different factors (including recycled strength, replacement ratio, type, size of glazed hollow bead, breakage ratio, reinforcement ratio, placement, water content of RATIC) and the microstructural physical property and thermal insulation properties are established by using scanning electron microscope, mercury injection apparatus, X-Ray diffractometer. Then the heat transfer model of RATIC is established and heat transfer mechanism is analyzed. Based on the above study, experimental investigations are conducted on performance optimization by adding different admixtures. Then admixture hardening model and optimization theory of RATIC are established. A new mix design method is developed which is suitable for RATIC.

项目针对我国建筑业高速发展带来的资源、能源以及环境问题，从建材的角度提出一种玻化微珠再生保温混凝土，项目采用微宏观相结合的手段，从再生混凝土材料的内部结构组成出发，研究组成物质宏观性质（再生骨料强度、替代率、类型、含水率，玻化微珠粒径、破碎率）对其力学性能的影响，探讨各因素与力学性能指标之间的关系；结合CT扫描技术等手段，在细观层次上建立再生保温混凝土强度模型及弹塑性损伤机理；结合扫描电镜、压汞仪、X-Ray衍射仪等手段，研究组成物质宏观性质（再生骨料强度、替代率、类型，玻化微珠粒径、破碎率，钢筋配筋率及放置位置，再生保温混凝土含水率）与微观内部结构之间的关系以及对再生保温混凝土保温性能的影响规律，建立再生保温混凝土的传热模型，揭示再生保温混凝土传热机理。在此研究基础上，进行性能优化试验，建立外掺料强化模型及再生保温混凝土优化理论，提出适用于再生保温混凝土的配合比设计方法。

项目以一种结构型自保温混凝土-再生保温混凝土为研究对象，采用试验-模拟相结合的手段，从微细宏三个尺度深入研究了再生骨料、保温骨料对再生保温混凝土力学性能、保温性能的影响规律，并对其性能进行优化。力学性能方面，试验研究了再生粗骨料物理性质（原生强度、掺量、级配、含水率）对再生保温混凝土工作性能、基本力学性能、本构关系的影响规律，揭示了再生保温混凝土弹塑性损伤机理，建立了基于神经网络的再生保温混凝土强度预测模型。传热性能方面，采用试验与数值模拟相结合的方法，重点研究了粗骨料物理性质（形状、体积、级配）以及保温骨料物理性质（体积比、级配）对再生保温混凝土保温性能的影响规律，改进了多孔非均质材料的保温性能测试方法，建立了再生保温混凝土细观随机骨料数值模型，从材料组成成分出发，揭示了再生保温混凝土传热机理，提出了适用于再生保温混凝土的导热系数预测模型。性能优化方面，从固废利用、缓解资源及环境问题的角度出发，采用工业废渣（漂珠、铁尾矿砂）和课题组自制气凝胶膨胀珍珠岩对再生保温混凝土的力学及保温性能进行优化，从微宏观的角度，揭示了再生保温混凝土性能优化机理。本项目研究结果可为再生保温混凝土配合比设计、建筑结构及节能设计提供数据参考和理论依据，推进再生保温混凝土推广应用，为同类型混凝土的优化研究提供新思路、新方法。