再生骨料品质控制及再生混凝土配合比设计理论研究

The recycled aggregate particles acquired from source complex waste concrete by simply-crushed technique, are frequently low strength and quality, which easily leads to sequence performance reductions of recycled concrete; the mixing design theory of recycled concrete is urgent for its engineering application. In order to improve the quality of recycled concrete and the applicability of its mixing design method, mechanical crushing technique, mechanical crushing-particle shaping technique, mechanical crushing-heating-particle shaping technique, and waterproofing agent treatment are employed to prepare the diversified recycled aggregate in the present research. Furthermore, recycled concrete is considered as a class of composite material, and its strength influence is discussed sequentially from simple to complex by means of numerical analysis. The function relations between water absorption rate, particles density, crushing index, and the strength influence coefficient of recycled coarse aggregate, between water demand ratio, strength ratio, apparent density, and the influence coefficient of recycled fine aggregate are explored. The strength formula with wide applicable and high accuarate strength equation for recyled concrete mixing design associated with normal concrete strength, influence coefficient and replacement ratio of recycled fine aggregate and effectual water-cement ratio is established. The data pool after a great quantity of numerical simulation of recycled concrete is established and verified by experimental data by consideration of its workability,strength,and durability.The new mixing design theory of recycled concrete is hereby found, which will guide the produce of recycled aggregate and application of recycled concrete.

利用简单的再生骨料制备工艺加工来源复杂的废弃混凝土，必将导致再生骨料品质低、质量波动大，影响再生混凝土性能；缺少再生混凝土配合比设计理论则影响再生混凝土推广应用。为了有效控制再生骨料品质和提高再生混凝土配合比设计理论的适用性，拟利用机械破碎法、机械破碎-颗粒整形法、机械破碎-加热-颗粒整形法以及防水剂处理法制备涵盖再生骨料标准的各种等级系列再生骨料。 基于复合理论和数值分析方法，系统研究各种因素对再生混凝土强度的影响规律；探索再生粗骨料影响因子与再生粗骨料吸水率、表观密度、压碎指标的函数关系和再生细骨料影响因子与再生细骨料需水量比、强度比和表观密度的函数关系；建立包含普通混凝土强度、再生骨料影响因子和取代率以及有效水灰比等影响因素在内多种形式的再生混凝土强度公式；建立数据库并进行其工作性、强度、耐久性试验验证，最终形成全新的再生混凝土配合比设计理论，用于指导再生骨料和再生混凝土的生产与应用

由于全球化资源的缩减以及由建筑废弃物引发的环境问题日益突出，实现废弃混凝土的资源化循环再利用已成为国内外共同关注的热点。但再生骨料的品质较差且波动性大，由其制备的再生骨料混凝土的性能也较差，严重制约了再生骨料混凝土及其制品的推广与应用。因此，再生骨料品质控制技术与再生骨料混凝土性能研究是工程应用需要解决的关键问题，这对于推广再生骨料混凝土和确保工程质量具有十分重要的意义。. 本项目同时运用理论分析、数值分析与试验相结合的方法，针对这一课题开展了深入地研究。通过对比研究再生骨料的物理强化技术、化学强化技术和物理-化学强化技术，从而获得不同品质的再生骨料；系统研究再生骨料的品质、取代率以及取代方式和胶凝材料用量等因素对再生骨料混凝土工作性能、力学性能和耐久性能的影响，揭示了再生骨料混凝土的性能变化规律；根据复合材料理论，将普通混凝土作为基准，找到再生骨料影响因子与其强度特征参数之间的函数表达式，建立了包含多重影响因素在内的再生骨料混凝土用水量及强度计算公式；在上述研究基础之上，确定再生骨料混凝土的用水量定则和水胶比定则，并对再生骨料的品质、取代率以及配合比中的重要参数加以严格限定，最终给出再生骨料混凝土配合比设计方法。. 本项目经过四年的研究，完成了计划书中各项任务，超额完成预期的研究成果。本项目共计发表学术论文43篇，其中SCI收录5篇，EI收录9篇；授权发明专利4项，申报发明专利1项，授权实用新型专利2项；给出具有普适性的再生骨料混凝土用水量及强度计算公式，建立全新的再生骨料混凝土配合比设计理论；研究成果已在《再生混凝土结构技术标准》中采纳，并形成报批稿；举办1次国际学术交流会，参加6次本领域内的国际和国内学术会议；培养博士研究生2名，硕士研究生7名，其中3名研究生获得研究生国家奖学金，3名研究生获得研究生综合奖学金；研究成果还获得教育部科学技术进步奖二等奖等共6项。