再生混凝土细观结构数值模拟研究综述

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1、再生混凝土细观结构数值模拟研究综述王耀1，褚敏2(1．盐城工业职业技术学院建筑工程学院，江苏盐城224005；2．中国水利水电科学研究院水环境研究所，北京100038)摘要：分析总结了国内再生混凝土细观层次的研究成果．探讨了再生混凝土的细观结构特征，为研究再生混凝土的细观结构力学特性和提高再生混凝土在工程中的利用提供参考价值。关键词：再生混凝土；细观结构；力学特性；数值模拟中图分类号：TU313．1文献标志码：A文章编号：1672—4011(2017)06—0010—03DOI：10．3969／j．issn．16

2、72—4011．2017．06．0060前言我国经济的发展很大程度上依靠资源过度消耗，经济增长受到了资源和环境的约束¨J。建筑行业作为国民经济支柱产业，得到了突飞猛进的发展，但同时也产生了大量的建筑垃圾。目前，我国建筑废弃物利用率远远低于欧美发达国家，除很少一部分用于道路及建筑物的基础垫层外，绝大部分未经处理便随意堆放，占用大量土地，造成严重环境污染及资源浪费。新时期，为改变粗放式发展模式，坚持走可持续发展道路，必须大力发展再生混凝土在市政工程及建筑工程中的应用。再生混凝土作为新型环保建材已经得到政府及学者的广泛

3、重视‘2—7J。我国学者针对再生混凝土的宏观性能及细观结构特征开展了大量研究。本文将从细观层次对再生混凝土的部分研究成果进行归纳和总结。1再生混凝土再生混凝土(RecycledConcrete)是利用废弃混凝土破碎、分拣、清洗等得到再生骨料(RecycledAggregate)，按照特定的配合比全部代替或部分代替天然骨料配制的新混凝土。它由再生骨料、新水泥砂浆、旧水泥砂浆、新界面过渡区、旧界面过渡区五项介质组成，其细观结构如图1所示。新水0d砂浆新界面天然骨料老弹IlI『老水泥砂浆图1再生混凝土细观结构图2混凝土

4、细观力学分析根据不同研究方法和特征尺寸，可将混凝土分为三个层次：宏观层次、细观层次及微观层次⋯，各层次尺寸如图2所示。Wittmann结合三尺度研究混凝土的力学特征，取得了大量的成果‘⋯。细观层次上，将混凝土视为由骨料、硬化水泥收稿日期：2017—03—13作者简介：王耀(1986一)，男，山东菏泽人，硕士，助教，主要研究方向：再生混凝土。基金项目：盐工院科研基金项目自然科学重点课题；盐城市社科基金项目·10·砂浆与二者之间的粘结带组成的三相复合材料。水泥砂浆中随机分布着大量小而密的孔隙，力学性能可看作细观均质损

5、伤体，粘结带是内部最薄弱的环节，加载时，内部微裂纹首先出现在粘结带，并逐渐发展，最终贯通形成宏观裂纹导致混凝土材料的破坏。这些混凝土细观内部裂隙的发展直接影响到混凝土的宏观力学性能。1洲¨_．1J。％构水化硅院钙泓t赶Im¨’、秘i；审l÷、f?1．糊④辫躲塑丞——微州——，一《u一}一tm——』L图2混凝土的层次结构示意传统力学实验在宏观层次上研究再生混凝土的破坏过程和力学性能。但由于再生混凝土的原材料来源、拌制混凝土采用的配合比及不同的实验条件等方面的影响，不同学者得到的结果会存在差异，有时会得出相反的结论。

6、而细观力学数值模拟方法，可以有效避免实验条件、人为因素等方面的影响，较好地反映出试件的破坏机理和裂缝开展的破坏过程。3再生混凝土细观结构分析再生混凝土材料细观结构较普通混凝土具有更高的复杂性和随机性，国内针对再生混凝土的细观结构特征分析及应用研究起步较晚。目前，仅有少数高校和科研机构开展了该课题的研究。3．1再生骨料颗粒数再生骨料分布及骨料颗粒数是再生混凝土细观数值模拟中重要组成部分。骨料分布是否符合工程实际，将严重影响再生混凝土的细观力学性能。数值模拟中，通过Fuller级配曲线获得较为密实的试件，其表达式为：

7、⋯oo(恚)“㈩式中，l，为通过直径筛孑LD。的骨料重量比；D。。为骨料颗粒的最大直径；n一般取0．45～0．70。基于Fuller级配曲线，瓦拉文通过三维骨料级配曲线转化为二维横断面骨料级配曲线，粒径D

8、庄¨叫通过图像软件测得试件断面内再生骨料老砂浆含量为41．0％。沈大钦。91通过煅烧手段分离粗骨料和老砂浆，得到再生骨料中老砂浆含量为42．1％。袁飚¨叫运用利用浓硫酸浸泡剔除老砂浆，得到由C20和C30废弃混凝土制成的再生骨料中老砂浆的含量分别为44．8％和40．4％。4再生混凝土细观研究现状同济大学肖建庄等¨””1通过形貌观察、细观试验及计算机分析等手段，研究了影响再