再生混合混凝土基本力学性能的影响因素及其机理研究

Recycled hybrid concrete (RHC) is a kind of new way of recycling demolished concrete, which is made from large scale demolished concrete blocks (DCBs) and fresh concrete (FC), and is different from recycled aggregate concrete (RAC). Considering the situation that structural elements filled with DCBs and FC were studied more, and the properties of RHC were researched less, this project focus on the effect of different factors (i.e. replacement ratio of DCBs, shape, characteristic size, distribution, moisture content, surface roughness, carbonation depth) on the mechanical behavior of RHC. The relationship between the mechanical behavior of RHC and the above-mentioned different factors is established. The failure mechanism of RHC is revealed on mesoscopic level by using digital image correlation technology (DIC), computed tomography (CT) scanning technology, optical fiber sensors. The relationship between macro mechanical properties and microscopic structure is researched by analyzing of mechanical properties and microstructure of the interface transition zone (ITZ) of DCBs and FC by using some advanced instruments or means, such as micro-hardness tester, mercury injection apparatus, scanning electron microscopy (SEM), energy spectrum analysis and X-ray diffraction (XRD). Based on the concept of Rigid-Body-Spring Network (RBSN) model, calculation procedure is developed, which is suited to recycled hybrid concrete.

再生混合混凝土是一种废弃混凝土循环利用的新方式，不同于再生骨料混凝土，其是由大尺度的废弃混凝土块体与新混凝土混合浇筑而成。鉴于对由再生混合混凝土制成的再生混合构件研究较多，而对再生混合混凝土本身性质研究较少的现状，本项目着力研究不同因素（包括：废弃混凝土块体的取代率、形状、特征尺寸、分布、含水率、表面粗糙度、碳化深度）对再生混合混凝土力学性能的影响规律，建立两者之间的定量关系；借助数字图像关联技术（DIC）、CT扫描技术、光纤传感测量技术等，在细观层次上揭示再生混合混凝土的破坏机理；利用显微硬度计、压汞测孔仪、扫描电镜（SEM）、能谱分析、X射线衍射等设备或手段，通过对废弃混凝土块体—新混凝土界面力学性能及微观结构的分析，揭示宏观力学性能与微观结构的联系；基于刚体—弹簧网络（RBSN）模型，开发适用于再生混合混凝土的计算程序。

再生混合混凝土是废弃混凝土循环利用的一条有效途径，其可以将废弃混凝土的回收利用从骨料层次提升一至两个数量级达到大尺度块体或节段层次，避免了生产再生骨料所需的破碎、筛分、净化等过程，更加节能、环保。在前期初步研究的基础上，本文主要工作包括：.通过再生混合混凝土抗压 、抗拉、抗弯试验，研究了废弃混凝土块体的取代率和抗压强度对再生混合混凝土抗压、抗拉、抗弯强度的影响，根据试验结果给出了预测再生混合混凝土圆柱体抗压强度、弹性模量、峰值应变、应力—应变曲线等参数的拟合公式，探讨了再生混合混凝土圆柱体抗压强度与立方体抗压强度的转换关系并给出了具体换算公式。利用扫描电镜，对再生混合混凝土中新混凝土与废弃混凝土块体界面区域进行了观察，初步揭示了该界面的微观结构对再生混合混凝土力学性能的影响机理。.基于再生混合混凝土力学强度相比纯新混凝土强度略低的现状，提出了利用二次振捣方式改善再生混合混凝土力学强度的方法，设计了抗压、抗拉、抗弯试验，考察了废弃混凝土块体取代率和强度对二次振捣方式改善力学强度效果的影响，建立了改善系数的概念，对二次振捣方式的改善效果进行评价，通过对比普通振捣方式和二次振捣方式下再生混合混凝土中新混凝土与废弃混凝土块体之间的界面结构，揭示二次振捣方式改善再生混合混凝土力学强度的机理。.通过再生混合混凝土立方体试件、圆柱体试件、棱柱体试件的抗压试验，对比了立方体抗压强度、圆柱体抗压强度、棱柱体抗压强度之间的关系，考察了废弃混凝土取代率对其的影响。通过在试件端部和加载板之间设置减摩垫层，考察了试件端部约束对再生混合混凝土抗压强度的影响规律。针对加载方向与试件浇筑方向平行或垂直两种情况，分别浇筑了立方体和棱柱体试件，研究了浇筑方向对再生混合混凝土抗压强度的影响。