再生骨料自密实混凝土在荷载—冻融耦合作用下的劣化规律

The recycled aggregate self-compacting concrete in Xinjiang regions will be carried out in this project. The deterioration mechanism of the recycled aggregate self-compacting concrete subjected to load and freeze-thaw coupling actions will be investigated. The method of theoretical analysis, experiment, macro-properties test and microscomic characterizations is used for this project. The results of this project will be obtained: 1) influential rules of the concrete performance with the shape index and the particle gradation; 2) the damaged behavior and microscomic characterizations of the recycled aggregate self-compacting concrete subject to load and freeze-thaw coupling actions; 3) the flexural strength damage model of the recycled aggregate self-compacting concrete; 4) the technology principle and relevant measures on improving freezing resistance of the recycled aggregate self-compacting concrete in the natural environmental in Xinjiang. The research achievements of this project will provide experimental data and theoretical supports directly for the durability research of the recycled aggregate self-compacting concrete in Xinjiang region and promote the development of relevant subjects .

本项目针对新疆地区混凝土的服役环境特点，着重考虑荷载和冻融耦合作用，以再生骨料自密实混凝土为研究对象，采用理论分析与试验研究、宏观性能测试与细观特性表征相结合的研究方法，在对自密实天然骨料耐久性能研究的基础上，深入研究再生骨料自密实混凝土在荷载和冻融耦合作用下的劣化损伤机理。预期得到以下成果：1)再生骨料形状指数、颗粒级配对混凝土自密实性能影响规律；2)荷载—冻融耦合作用下再生骨料自密实混凝土力学性能损伤行为和细观特性；3)建立再生骨料自密实混凝土梁的受弯性能损伤模型；4)在此基础上提出提高新疆地区自然环境下再生骨料自密实混凝土的抗冻性能技术原理和相关措施。本项目的研究成果将直接为新疆地区再生骨料自密实混凝土的耐久性研究提供试验数据和理论支撑，以促进相关学科的发展。

新疆地区气候干燥、干湿和正负温度交替频繁，混凝土受冻融破坏尤为显著，对采用新疆地区原材料配置的自密实混凝土的冻融破坏机理研究较少。本项目采用新疆地区原材料配置再生骨料自密实混凝土，探究了骨料形状指数、颗粒级配对自密实混凝土工作性能及力学性能影响规律、荷载-冻融耦合作用下再生自密实混凝土力学性能损伤行为及细观特性以及梁的受弯性能。通过试验和理论分析得到：1）再生粗骨料替代天然骨料可以适配出工作性能满足规范要求的自密实混凝土，形状指数对RCASCC工作性能影响较大，且越大工作性能越好；颗粒级配、形状指数对RCASCC工作性能影响较大，对力学性能影响不大。再生粗骨料的取代率为50%时，工作性能和基本力学性能表现最好；2）随着冻融循环次数的增加，混凝土各项基本力学性能指标均呈下降趋势；冻融劣化对RCASCC试件的抗压强度影响较明显，但立方体抗压强度损失率、质量损失率和相对动弹性模量皆满足混凝土抗冻要求，采用压汞法测得不同配合比混凝土的孔隙参数得到了一定规律；3）颗粒级配调整后的RCASCC极限承载力与SCC极限承载力基本相同。再生骨料的加入不会对简支梁的挠度和变形产生较大影响，但会明显增大钢筋极限应变，而颗粒级配调整会减小简支梁的挠度和变形，并且会使受拉钢筋和受压区混凝土极限应变减小，使得其延性变差； 4）对比单一因素劣化作用下（荷载作用、冻融作用）以及荷载—冻融耦合作用下梁外观变化可知，荷载—冻融耦合作用下试验梁的外观损伤更为严重；三种梁均符合平截面假定，随着持荷（冻融）次数的增加三种梁的极限荷载呈下降趋势；随着应力比的增加，三种工况下RCASCC梁受弯破坏加速，其中荷载-冻融耦合作用条件下的梁最大裂缝宽度值最大，说明荷载—冻融双重因素作用对试验梁的破坏影响较大。本项目为提高新疆地区自然环境下再生骨料自密实混凝土抗冻性能的技术原理和相关措施提供试验方法支撑及理论依据。