再生细骨料内养护自密实混凝土的流变、收缩性能及机理研究

Recycling waste concrete is an effective way to solve the environmental and land occupation issues caused by waste concrete. While significant amount of studies have been conducted on recycled concrete, very limited research is carried out to study the concrete with recycled fine aggregate(RFA). Therefore, most RFA is not reused. This research plans to use RFA to replace nature sand in producing self-consolidating concrete (SCC). RFA could serves as an internal curing agent due to its high water absorption, which could reduce shrinkage of SCC. The proposed research will investigate the effect of RFA on the mechanical properties and durability of SCC, study the influence of RFA's characteristics, including angularity, surface texture, absorption, and desorption, on rheological properties of SCC, and develop a rheology model based on the excess paste thickness and two-phase theory. This research will also study the internal curing effect from RFA on the shrinkage of SCC. Based on the hydration process, development of the pore structure and capillary force, micro-structure of interfacical transition zone , and travel distance of curing water, mechanisms of internal curing on shrinkage reduction will be explored. A basic theoretical system of using RFA in producing SCC will be developed through this study. This study will provide recommendations and best practices of using recycled fine aggregate in producing SCC.

再生骨料混凝土可有效解决废弃混凝土的环境污染及填埋土地占用问题。目前对再生细骨料混凝土的研究非常少，导致大量的再生细骨料无法利用。本课题拟采用再生细骨料替代天然砂石配制自密实混凝土，利用再生细骨料的高吸水性，将其作为内养护材料，解决自密实混凝土的收缩问题。拟通过试验与理论分析，探索再生细骨料对自密实混凝土的物理力学性能及耐久性的影响规律；揭示再生细骨料形状、表面纹理、吸水/释水特性及掺量等对自密实混凝土流变性（触变性、屈服应力、塑性粘度）的影响规律；根据两相体和富余浆体理论建立流变经时变化模型；基于再生细骨料的内养护作用，通过研究混凝土收缩特征、内部毛细管网络体系、水分的迁移、胶凝材料水化动力特征、水泥石-骨料界面结构、内养护范围等，从宏观、亚微观及微观的角度揭示再生细骨料对混凝土收缩的影响规律及机理。通过本项目的研究，建立再生细骨料自密实混凝土的基本理论体系，为其推广应用奠定基础。

由于城市的快速发展，我国每年产生大量的建筑垃圾。建筑垃圾的填埋不仅占用宝贵的土地，还会引起环境和社会问题，特别是在土地和空间日益紧张的大城市更是如此。再生骨料的应用可有效解决建筑垃圾的问题。但是再生细骨料混凝土的研究非常少，导致大量的再生细骨料无法利用。本项目利用再生细骨料的高吸水特性，将再生细骨料作为内养护材料，研究其对再生自密实混凝土性能的影响。项目对再生细骨料特性、再生细骨料砂浆、再生自密实混凝土流变、收缩特性、混凝土内部孔结构、相对湿度时空分布规律、微观结构等方面进行了系统的研究。确定了不同因素对再生细骨料释水特性的影响规律，为再生细骨料内养护研究建立基础。通过试验确定了再生细骨料特征、取代率及预饱水程度对再生细骨料砂浆、再生细骨料自密实混凝土流变特性、力学性能和耐久性的影响规律，建立了不同性能之间的相互关系，通过回归分析与富裕浆体理论，建立了再生细骨料自密实混凝土流变模型。结合混凝土内部相对湿度的时空发展规律和水泥石孔结构特征，从宏观及微观方面揭示了再生细骨料对自密实混凝土收缩性能的影响机理，建立了内部相对湿度与自收缩、干燥收缩之间的定量关系。本项目利用再生细骨料部分或全部替代天然砂石配制自密实混凝土可有效的利用建筑垃圾，解决砂石开采对生态环境的影响，符合可持续发展的要求。