针对天然石材路缘石自然资源消耗大的问题,通过分析再生混凝土特性及混凝土路缘石的技术指标,提出了采用双层复合结构形式的再生混凝土仿石路缘石,并介绍了其模具设计、配合比设计、生产工艺。成品试验结果表明:采用再生混凝土制备的仿石路缘石的力学性能和耐久性能满足相关规范要求,且经济性较好。

用石灰石粉部分取代水泥制备了再生混凝土(LP-RAC),并基于生命周期评价(LCA)方法,通过计算LP-RAC全生命周期(生产阶段、使用阶段、废弃阶段)产生的9种污染气体量(CO2、CO、NOx、SO2、CH4、N2O、NH3、PM10、NMVOC)及其对6种环境影响类型[气候变化潜值(GWP)、环境酸化潜值(AP)、非生物资源消耗潜值(ADP)、富营养化潜值(EP)、可吸入无机物(RI)、光化学臭氧合成潜值(POFP)]的“贡献率”,评价了LP-RAC全生命周期的环境影响。结果表明:LP-RAC的生产阶段对6种环境影响类型的“贡献率”均最大;在LP-RAC的生产阶段,水泥生产环节对GWP和RI的“贡献率”最大,直接排放环节对AP、EP和POFP的“贡献率”最大,河砂开采环节对ADP的“贡献率”最大。

再生混凝土骨料(RCA)表层砂浆的多孔性和高吸水性对再生骨料混凝土的力学性能和耐久性能不利,去除和强化RCA表层砂浆是提高RCA性能的两种主要方法。基于此,总结了聚合物、硅酸钠、微粉、CO2碳化、微生物碳酸盐沉积等RCA表层附着砂浆强化方法的研究现状,分析了各RCA强化方法的优缺点,并提出了有待进一步研究的问题,以推进再生混凝土的应用。

使用废弃黏土砖完全替代天然砂和石子制备全再生混凝土,探究了水胶比、水泥用量、粉煤灰和硅灰取代率对再生混凝土性能的影响。结果表明:降低水胶比和增加水泥用量都能够提升砖骨料混凝土抗压强度、降低含水率和增加干表观密度,但对抗压强度的提升存在上限;粉煤灰虽然具有火山灰活性,但作用发挥较慢,掺加会降低28 d前的力学性能和干表观密度。硅灰的加入会明显提升净浆黏聚性,提升力学性能。

研究了不同掺量聚丙烯纤维、玄武岩纤维及其混杂纤维对再生混凝土基本力学性能的影响。试验结果表明,与素再生混凝土相比,纤维再生混凝土破坏时的整体性、延性更好;单掺纤维再生混凝土的立方体抗压强度、轴心抗压强度有不同程度的降低;一定范围内,随纤维含量的增加,混杂纤维再生混凝土的强度较素再生混凝土均有所提高。

以强度等级、骨料取代率和混杂纤维为变量,研究纤维再生混凝土的各项力学性能,同时分析了破坏形态。试验结果表明,纤维再生混凝土试件的破坏形态与普通混凝土相似;强度等级对立方体抗压强度影响较大,但对劈裂抗拉强度和轴心抗压强度影响不大;再生骨料由于本身的缺陷对再生混凝土强度有降低的影响;因为纤维良好的抗拉强度和延性,所以加入混杂纤维可以明显提高再生混凝土强度,但当掺量过多时,纤维的分布不均匀,反而影响了其发挥有效的作用;通过非线性拟合得出其强度换算公式。

采用5倍海水浓度的人造海水对再生混凝土梁进行加速腐蚀,通过分层取样和化学分析方法测得腐蚀龄期分别为60d、120d、180d及240d时各再生混凝土试验梁的Cl^-质量浓度,研究了海水侵蚀下再生混凝土梁中Cl^-的扩散特性。结果表明粉煤灰掺量为40%的C30与C40级再生混凝土梁与同强度等级的其它梁相比,均具有较强的抵抗Cl^-渗透的能力;再生混凝土构件中表面自由Cl^-浓度随腐蚀时间的延长而变高,两者满足幂函数的关系。

为了研究铁尾矿砂对高延性再生混凝土力学性能的影响,对12组108个再生粗骨料替代率为30%和50%的铁尾矿砂高延性再生混凝土进行试验研究,分析了不同铁尾矿砂掺量对再生混凝土抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度的影响。结果表明,再生混凝土中掺入定量的PVA纤维后,再生粗骨料替代率为30%和50%的两种再生混凝土的力学性能随着铁尾矿砂掺量的增加均呈现先增长后下降的趋势,其抗压强度、劈裂抗拉强度及抗折强度基本呈正相关,并在铁尾矿砂掺量30%时达到峰值;当铁尾矿砂掺量相同时,再生骨料替代率越大其抗压强度越小;掺30%铁尾矿砂、再生骨料替代率30%的再生混凝土劈裂抗拉强度达到最大值;铁尾矿砂掺量30%时,再生骨料替代率30%和50%再生混凝土的抗折强度近似呈线性减小。

提出了粉煤灰和纳米SiO2的复合改性方法,使用质量取代法,研究了粉煤灰和纳米SiO2单掺及复掺对再生混凝土(RAC)抗氯离子渗透性能(84d)的影响。结果表明,再生粗骨料全部取代天然粗骨料会显著降低抗氯离子渗透性能,84d氯离子迁移系数和电通量分别提高了101.7%和89.1%;单掺SiO2或粉煤灰时,随着取代率的提高抗氯离子渗透性能越好。复掺纳米SiO2和粉煤灰能够产生叠加效应,显著提高RAC的抗氯离子渗透性能,其中复掺2%纳米SiO2与30%粉煤灰时84d氯离子迁移系数和电通量分别降低了72.3%和89.1%,甚至优于普通混凝土,并且相同掺量的纳米SiO2对30%的粉煤灰改性效果更好。

为了探究硫酸盐侵蚀作用下粉煤灰再生混凝土性能的变化,测试了材料配比对混凝土抗压耐蚀系数和质量损失率的影响,得到合理的材料组成,并通过SEM观察再生混凝土中老骨料-新浆体、老浆体-新浆体和老骨料-老浆体三种界面过渡区的微观形貌,解释了粉煤灰对再生混凝土抗硫酸盐侵蚀的改善机理。结果显示,增大水胶比和再生骨料替代率都会削弱混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能,而粉煤灰的掺入能明显提高混凝土的抗硫酸盐侵蚀能力。最终确定的水胶比为0.55,再生骨料替代率和粉煤灰掺量分别为50%和30%。老骨料-新浆体界面和老骨料-老浆体界面是粉煤灰再生混凝土中的双重薄弱面,在制备时需重点处理。