论文中文题名: | 再生复合微粉混凝土力学性能与微观结构研究 |
姓名: | |
学号: | 21204228088 |
保密级别: | 保密(1年后开放) |
论文语种: | chi |
学科代码: | 085900 |
学科名称: | 工学 - 工程 - 土木水利 |
学生类型: | 硕士 |
学位级别: | 工程硕士 |
学位年度: | 2024 |
培养单位: | 西安科技大学 |
院系: | |
专业: | |
研究方向: | 绿色建造及节能建材开发利用 |
第一导师姓名: | |
第一导师单位: | |
论文提交日期: | 2024-06-13 |
论文答辩日期: | 2024-06-01 |
论文外文题名: | Study on mechanical properties and microstructure of recycled composite micro-powder concrete |
论文中文关键词: | |
论文外文关键词: | recycled composite micro-powder concrete ; mechanical property ; microstructure ; pore structure ; interfacial transition zone ; grey relevance theory |
论文中文摘要: |
随着我国城镇化建设进程的不断加快,工程项目产生的建筑垃圾体量随之与日俱增,环境与经济问题也日益凸显,建筑垃圾资源化利用问题迫在眉睫。目前,再生骨料混凝土已经广泛应用于建筑业,而有关再生微粉混凝土的研究工作处于初步阶段。再生微粉作为制备再生骨料的副产品,约占建筑垃圾材料总量的15%~20%,由于其内部富含活性物质,具有潜在胶凝性,可作为一种良好的功能性掺合料取代部分水泥制备再生微粉混凝土,对实现建筑垃圾的零排放及推动建筑业的绿色发展具有良好的经济和生态环境效益。 本文将再生混凝土粉(Recycled Concrete Powder,RCP)与再生砖粉(Recycled Brick Powder,RBP)以不同复掺比例混合为再生复合微粉(Recycled Composite Micro-Powder,RCMP),并以20%等质量取代水泥用于制备C30混凝土,系统研究RCMP在水胶比(0.35、0.45、0.55)、复掺比例(RCP/RBP分别为0:10、2:8、4:6、6:4、8:2、10:0)、养护龄期(3d、7d、14d、28d、56d、90d)三种因素影响下对混凝土宏微观性能的作用机理,同时,基于灰色关联理论进一步探究RCMP混凝土宏微观性能之间的关系。本文主要工作及研究结论如下: (1)RCMP理化性质及RCMP混凝土工作性能研究结果表明,RCP、RBP几何形状不规则、表面粗糙且吸水率高,化学成分与普通硅酸盐水泥相似;随着RCMP的掺入,混凝土拌合物的坍落度逐渐减小,表明RCMP对混凝土的工作性能具有负面影响。 (2)RCMP混凝土力学性能试验研究结果表明,RCMP混凝土的破坏形式及破坏形态与普通混凝土相一致,属于脆性破坏;RCMP混凝土强度主要取决于水胶比,当水胶比升高时,强度下降,反之,强度上升;合理的控制水胶比,有利于提高RCMP混凝土的拉压比和折压比,进而增强RCMP混凝土的韧性;当水胶比为0.45,RCP/RBP为2:8时为最优复掺组,其力学强度在各龄期均强于其余复掺组;延长养护龄期对混凝土的强度增长有利,但随着养护龄期的增进,增长速率会逐渐降低。 (3)RCMP混凝土的水化产物、微观形貌、孔结构和界面过渡区显微硬度研究结果表明,当水胶比为0.45,RCP/RBP为2:8时,RCMP能够发挥微集料的填充效应和火山灰特性,促进二次水化反应的进行,进而降低水泥硬化浆体中Ca(OH)2的含量,生成具有拉结作用的水化硅酸钙等絮状凝胶,其网状结构能有效填补水泥硬化浆体中的微孔洞和微裂缝,降低混凝土内部毛细孔和大孔的孔级占比,对于优化孔径级配和改善界面过渡区微结构具有积极作用,有益于混凝土内部结构的稳定,且这种二次水化作用随养护龄期的增加而增强;RCMP混凝土各组相显微硬度关系为:骨料相>砂浆相>界面过渡区相,界面过渡区厚度随养护龄期增大而逐渐减小,且与水胶比呈正相关。 (4)RCMP混凝土跨尺度性能演变规律研究结果表明,RCMP混凝土的抗压强度与界面过渡区厚度及总孔隙率具有较高的关联度和拟合度,劈裂抗拉强度及抗折强度与总孔隙率具有较高的关联度和拟合度。 |
论文外文摘要: |
With the continuous acceleration of China’s urbanization construction process, the volume of construction waste generated by engineering projects is increasing day by day, environmental and economic problems are increasingly prominent, and the problem of resource utilization of construction waste is imminent. At present, recycled aggregate concrete has been widely used in the construction industry, and the research work on recycled micro-powder concrete is in the preliminary stage. Recycled micro-powder, as a by-product of preparing recycled aggregate, accounts for about 15%~20% of the total construction waste material. It can be used as a good functional admixture to replace part of cement to prepare recycled micro-powder concrete, which has good economic and ecological benefits in realizing zero emission of construction waste and promoting the green development of the construction industry. In this paper, Recycled Concrete Powder (RCP) and Recycled Brick Powder (RBP) were mixed in different mixing ratios to form Recycled Composite Micro-Powder (RCMP) and replace cement with 20% equal mass for the preparation of C30 concrete. The mechanism of RCMP on the macro and micro properties of concrete under the influence of water-binder ratio (0.35, 0.45, 0.55), mixed ratio (RCP/RBP is 0:10, 2:8, 4:6, 6:4, 8:2, 10:0, respectively) and curing age (3d, 7d, 14d, 28d, 56d, 90d) was systematically studied. At the same time, the relationship between macro and micro properties of RCMP concrete is further explored based on grey correlation theory. The main work and research conclusions of this paper are as follows: (1) The research results on the physical and chemical properties of RCMP and the working performance of RCMP concrete show that RCP and RBP have irregular geometric shapes, rough surfaces, and high water absorption, and their chemical composition is similar to that of ordinary Portland cement; With the incorporation of RCMP, the slump of concrete mixtures gradually decreases, indicating that RCMP has a detrimental effect on the working performance of concrete. (2) The experimental results of the mechanical properties of RCMP concrete show that the failure mode and failure mode of RCMP concrete are consistent with those of ordinary concrete, which belongs to brittle failure. The strength of RCMP concrete mainly depends on the water-binder ratio. When the water-binder ratio increases, the strength decreases, and vice versa. Reasonable control of the water-binder ratio is conducive to improving the tensile-compression ratio and flexural-compression ratio of RCMP concrete, thereby enhancing the toughness of RCMP concrete. When the water-binder ratio is 0.45 and the RCP/RBP is 2:8, it is the optimal mixed group, and its mechanical strength is stronger than that of the other mixed groups at each age. Prolonging the curing age is beneficial to the strength growth of concrete, but with the increase of curing age, the growth rate will gradually decrease. (3) The research results of RCMP concrete hydration products, micro-morphology, pore structure, and interfacial transition zone microhardness show that when the water-binder ratio is 0.45 and RCP/RBP is 2:8, RCMP can exert the filling effect of micro-aggregate and volcanic ash characteristics, promote the secondary hydration reaction, and then reduce the content of Ca(OH)2 in the cement hardened paste. The formation of flocculent gels such as calcium silicate hydrate with intensification effect, whose mesh structure can effectively fill micro-pores and micro-cracks in the cement-hardened slurry, reduce the proportion of pores in the pores and large pores inside the concrete, and play a positive role in optimizing the aperture grading and improving the microstructure of the interfacial transition zone, which is beneficial to the stability of the internal structure of the concrete. The secondary hydration was enhanced with the increase of curing age. The microhardness relationship of each phase of RCMP concrete is as follows: aggregate phase > mortar phase > interfacial transition zone phase. The thickness of the interfacial transition zone gradually decreases with the increase of curing age and is positively correlated with the water-binder ratio. (4) The results of the cross-scale performance evolution of RCMP concrete show that the compressive strength of RCMP concrete has a high degree of correlation and fitting with the interfacial transition zone thickness and the total porosity, and the splitting tensile strength and flexural strength have a high degree of correlation and fitting with the total porosity. |
参考文献: |
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中图分类号: | TU528 |
开放日期: | 2025-06-13 |