基本信息
- 项目名称：
- 再生细骨料混凝土抗压性能研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 结合实际工程，基于可持续发展，对再生混凝土应用的可行性进行具体分析。 本项目以碎石人工砂、废砂浆为混凝土再生细骨料，研究再生细骨料混凝土的相关性能。结合混凝土基本原理，进行抗压试验，根据再生细骨料混凝土的应力-应变速率和抗压强度随时间的增长速率，建立相关微分方程，提出数学模型。此外，记录试验得到的混凝土开裂荷载与最终破坏荷载值，研究再生细骨料混凝土开裂后的安全储备，并与普通土进行横向比较。
- 详细介绍：
- 本项目针对当前的生态环境问题，以碎石人工砂、废砂浆为混凝土再生细骨料，研究再生细骨料混凝土的相关性能，并进行具体的可行性分析。结合混凝土基本原理，进行抗压试验，根据再生细骨料混凝土的应力-应变速率和抗压强度随时间的增长速率，建立相关微分方程，提出再生混凝土的应力-应变数学模型及强度随龄期变化的数学模型。此外，记录试验得到的混凝土开裂荷载与最终破坏荷载值。计算得到的开裂荷载与最终破坏荷载的比值，研究再生细骨料混凝土开裂后的安全储备，并与普通土进行横向比较。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 一方面建筑废弃物增多，另一方面混凝土细骨料天然砂资源短缺，迫切需要对再生细骨料混凝土进行研究。 本项目针对当前的生态环境问题，以碎石人工砂、废砂浆为混凝土再生细骨料，研究再生细骨料混凝土的相关性能。结合混凝土基本原理，进行抗压试验，根据再生细骨料混凝土的应力-应变速率和抗压强度随时间的增长速率，建立相关微分方程，提出数学模型，研究再生细骨料混凝土开裂后的安全储备，并与普通土进行横向比较。
科学性、先进性及独特之处
- 首先，我国对建筑废弃物的研究主要以再生粗骨料混凝土为主，而对以废砂浆、碎石屑为细骨料的再生混凝土研究鲜有报道。 其次，根据应力-应变速率的变化和强度随龄期变化率的改变，从微分方程的角度分别进行数据分析和模型建立，在理论分析思路上有很大的创新。 最后，从开裂荷载与破坏荷载的比值研究再生骨料混凝土开裂后的安全储备，角度新颖，研究内容在建筑废弃物再利用方面有广阔的应用前景和社会意义。
应用价值和现实意义
- 再生细骨料混凝土的生产和合理利用将会把建筑业、建材业的发展与保护生态环境、治理环境污染有机地结合起来,在获得经济效益的同时，又消纳了大量的建筑垃圾。此外，对于建筑用砂紧缺的城市, 又解决了混凝土细骨料的来源问题, 不但可以降低成本, 又可满足施工规范的要求。因此，无论在环境效益还是经济效益方面，再生细骨料混凝土都具有广泛的市场前景。
学术论文摘要
- (1)简要分析了基于再生混凝土的建筑节能现状，且从社会条件、工程技术、经济效益等可持续发展角度分析了再生混凝土的利用可行性及发展前景。 (2)根据再生细骨料混凝土抗压强度随时间变化的数学特征，建立了抗压强度随时间变化的复合指数数学模型，给出了模型参数的确定方法。 (3)以开裂荷载与极限荷载的比值为依据，研究了再生细骨料混凝土开裂后的强度储备及其随龄期的变化，并与普通混凝土进行横向比较；。
获奖情况
- (1) 张正文, 等. Tested and modeled relationship between curing time and cube compressive strength of recycled aggregate concrete. Key Engineering Materials, Vols. 439-440 (2010), pp 563-566. (2) 张正文, 等. Study on crack behavior of recycled fine aggregate concrete under axial compressive load. Advanced Materials Research,Vols. 168-170(2011), pp.2129-2133. (3) 金鹏, 等. Research on the application of ecological concrete to urban construction. Proceedings of ICEEM, 2011, 350-353. (4) 张正文, 等. 基于可持续发展的再生混凝土应用可行性分析. 建筑监督检测与造价, 2011
鉴定结果
- 本课题研究工作得到了浙江省大学生科技计划和绍兴市大学生科技计划的支持的立项支持。
参考文献
- 论文“Tested and modeled relationship between curing time and cube compressive strength of recycled aggregate concrete”已经被美国工程索引EI核心收录。 论文“Study on crack behavior of recycled fine aggregate concrete under axial compressive load”已经被美国工程索引EI核心收录。 论文“Research on the application of ecological concrete to urban construction” 被美国工程索引EI检索。
同类课题研究水平概述
- 随着各国经济环保意识的提高，废弃混凝土的再利用问题成了发达国家共同研究的课题。有的国家甚至还以立法的形式来保证和促进研究的进行，现在各项研究技术已经进入了实际应用阶段，各方面都已经比较成熟[5]。美国是较早提出环境标志的国家。资料显示，美国现在已有超过20个州在公路建设中采用RAC，26个州允许将RAC作为基层材料，4个州允许将RAC作为地基层材料，有l5个州制定了RAC的规范，很多州都在不同的高速公路路段应用了RAC[3]；日本目前全国建筑废弃物实现资源再利用率己超过五成，其中废弃混凝土利用率更高目前；德国LowerSaxong 的一条双层混凝土公路采用了RAC，底层混凝土19cm采用RAC，面层7cm采用天然骨料配置的混凝土[6]。 可见国外关于RAC的研究与利用已趋于规范化、成熟化，同时利用率高，性能逐步提高，而且已大量用于实际工程，工程质量良好。 我国的经济发展比发达国家滞后约半个世纪，对废弃混凝土的研究还不够深入。目前，国内数十家研究机构和大学开展了RAC的研究，如同济大学、武汉理工大学、华中科技大学、北京建工学院等已经开展利用城市垃圾制取烧结砖和RAC技术的研发。如同济大学开展了将水泥混凝土废弃物用于道路工程基层、面层、土基及防护工程的研究，并在河南湖北等地的旧路改造中进行了现场试验，还在同济大学校内采用水泥混凝土废弃物加工料建设了一条道路[6]。2004 年，武汉大学赵伟，通过硅灰、超细矿渣和粉煤灰开发出了C60 的高强高性能RAC[7]。上海市政工程局以RAC为水泥稳定碎石骨料，作为高等级公路面层下的主要承重层，最近在沪太路改造工程现场进行。试验获得的各项性能指标均符合国家标准。与此同时，上海市市政局已着手开展RAC的标准化工作[8]。 总之，虽然我国RAC的研究起步较晚，大多还处在试验室阶段，但也取得了一定的研究成果。 目前，对建筑废弃物的开发利用研究较多的是以废混凝土粗骨料为再生粗骨料的回收利用，而以废砂浆、碎石屑为细骨料的再生混凝土研究鲜有报道。我们的项目对再生细骨料混凝土进行试验研究，在试验方法和思路上有一定的创新之处，研究内容在建筑废弃物再利用方面有广阔的应用前景和社会意义。
