掺锂渣再生粗骨料混凝土梁受弯承载力试验研究

以再生粗骨料替代率、锂渣掺量为变化因素,设计9根掺锂渣再生粗骨料混凝土梁进行受弯性能试验。探讨试验梁与普通混凝土梁在破坏形态方面的异同,不同再生粗骨料替代率、锂渣掺量对试验梁的平截面假定的适用性与承载力的影响。试验分析表明:在一定再生粗骨料替代率和锂渣掺量下,相对于普通混凝土梁,试验梁的抗裂性能会显著提高,而屈服、极限荷载则有幅度相对较小的提高;试验梁开裂、极限荷载可用现行相关规范方法计算。     

掺锂渣再生混凝土梁裂缝及正常使用极限荷载研究

通过9根掺锂渣再生混凝土受弯梁试验,分析再生粗骨料取代率和锂渣掺量对再生混凝土受弯梁的裂缝数量、间距和宽度,以及正常使用极限荷载的影响。结果表明,锂渣与再生粗骨料用于混凝土的拌制,在一定程度上减小了裂缝间距和最大裂缝宽度,并提高了试验梁的正常使用极限荷载。通过对试验数据的分析,推荐适合掺锂渣再生混凝土受弯梁最大裂缝宽度计算和正常使用极限荷载计算的公式。     

再生黏土砖骨料含量对透水混凝土性能的影响

为了探讨再生黏土砖骨料在透水混凝土中的应用问题,按总骨料中再生黏土砖骨料体积百分比不同配制了6组再生骨料,先对6组再生骨料的基本性能进行测试,再对6组再生骨料透水混凝土进行坍落度、密度、抗压强度、抗弯强度、弹性模量、孔隙率、渗透系数、抗冻性试验。分析试验数据得出:随着总骨料中再生黏土砖骨料体积百分比增加,透水混凝土的坍落度和密度逐渐减小;当总骨料中再生黏土砖骨料体积百分比超过40%,透水混凝土的力学性能出现不同幅度的下降;透水混凝土的渗透系数和孔隙率与总骨料中再生黏土砖骨料体积百分比基本上没有相关性;透水混凝土的强度损失率和质量损失率都随着总骨料中再生黏土砖骨料体积百分比增加而增大,而且当再生黏土砖骨料体积百分比大于40%时呈现出加速增大的趋势。结果表明:在天然骨料中掺加适量再生黏土砖骨料配制透水混凝土是可行的,其透水性基本保持不变,但是,当总骨料中再生黏土砖骨料体积百分比超过40%时,透水混凝土的力学性能和耐久性受到很大的影响。     

BFRP筋钢纤维部分增强再生混凝土梁抗弯性能研究

设计了7根BFRP筋钢纤维再生混凝土梁,研究了钢纤维体积掺量(vsf)和钢纤维混凝土层厚度(hsf)对试验梁抗弯性能的影响,分析了各试验梁受弯破坏模式、承载力变化、裂缝发展及挠度变形。试验结果表明:钢纤维体积掺量和钢纤维混凝土层厚度均对BFRP筋钢纤维再生混凝土梁受弯承载力具有一定的影响。随着钢纤维体积掺量的提高,BFRP筋钢纤维再生混凝土梁的开裂荷载和极限荷载均有一定程度的增加,但并非线性增长。同时,发现在混凝土受拉区掺入钢纤维可有效降低BFRP筋钢纤维再生混凝土梁的挠度,抑制裂缝的发展;且随着钢纤维再生混凝土层厚度的增加,试验梁的极限承载力逐渐增加,当刚纤维掺量为1%,截面高度为全截面高度的0.6倍时,梁受弯承载力为全截面钢纤维再生混凝土梁的91.5%。     

掺锂渣再生混凝土梁斜裂缝宽度试验研究

设计并制作9根变量因素为锂渣掺量和再生粗骨料取代率的混凝土受剪梁,对其开裂荷载和斜裂缝宽度进行分析。结果表明:掺锂渣再生混凝土梁的受剪破坏形态和裂缝分布情况与普通混凝土梁相似。荷载相同时,斜裂缝宽度随锂渣掺量和再生粗骨料取代率的提高而减小,且锂渣对其抑制作用更明显。采用普通混凝土梁斜截面开裂荷载公式[8],计算掺锂渣再生混凝土梁斜截面开裂荷载偏不安全,乘以一个调整系数0.87后可以满足其计算。根据试验梁的数据,拟合出适用于掺锂渣再生混凝土受剪梁斜裂缝最大宽度的计算公式,且其计算结果与实测结果吻合较好。     

再生骨料透水混凝土的强度和耐久性研究

用10%、30%和50%的废弃混凝土骨料替代天然骨料制备再生透水混凝土,并对其强度、透水性能和耐久性能进行了研究。结果表明,再生透水混凝土存在最优水灰比,当再生骨料掺量为10%、30%和50%时,透水混凝土的最优水灰比分别为0.40、0.40和0.45;随着再生骨料掺量和粒级的增加,再生透水混凝土的抗压强度、抗折强度降低,透水性能增强;5%硅粉会一定程度上提高透水混凝土的强度,但会对其透水性能产生不利影响;再生骨料的掺加会降低透水混凝土的长期耐久性能。     

掺锂渣再生粗骨料混凝土力学性能试验研究

研究了再生粗骨料替代率和锂渣掺量对再生粗骨料混凝土力学性能的影响。结果表明:未掺入锂渣时,随再生粗骨料替代率的增大,试件的强度均出现先提高后降低的趋势,当再生粗骨料替代率为30%时强度最高;当再生粗骨料替代率为0时,随锂渣掺量的增加,试件强度会不断的提高,当锂渣掺量为20%时强度达到最高;二者同时作用,当再生粗骨料替代率30%、锂渣掺量20%时,试件的立方体抗压强度、轴心抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度较基准混凝土分别提高39.90%、48.22%、38.21%、12.19%。     

不锈钢管约束钢筋再生混凝土短柱轴压受力性能研究

为研究不锈钢管约束钢筋再生混凝土短柱受压力学性能，进行了6个圆形和6个方形截面轴压短柱的试验研究，主要研究参数为不锈钢管厚度(1.4、1.9 mm)、再生砖骨料掺量(0%、50%、100%)和柱类型(不锈钢管约束钢筋再生混凝土短柱、不锈钢管钢筋再生混凝土短柱和钢筋再生混凝土短柱),获得了破坏形态、荷载-应变关系、极限荷载、刚度和延性等性能。结果表明：不锈钢管的约束作用提高了短柱的承载力和延性，承载力随再生砖骨料掺量增加而减小，再生砖骨料掺量100%时圆形和方形截面短柱承载力比无掺入情况分别下降23.6%和39.5%;再生砖骨料掺量越大，短柱的轴压刚度越小，不锈钢管壁厚从1.4 mm变化到1.9 mm对轴压刚度影响不大；再生砖骨料高掺量情况或增加不锈钢管厚度可显著提高短柱延性。同时，修正了现有圆形截面的约束混凝土本构模型，建立了不锈钢管约束钢筋再生混凝土短柱的有限元模型进行轴压性能分析，有限元计算结果和试验结果吻合良好。对114个不同参数下短柱模型进行计算，提出了圆形和方形截面不锈钢管约束再生混凝土短柱轴压承载力和刚度设计方法。     

后掺骨料混凝土柱大偏心受压性能

为研究后掺骨料混凝土柱的大偏心受压性能,对粗骨料后掺率分别为0%,10%,20%,25%,30%的5根后掺骨料钢筋混凝土柱进行了大偏心受压试验,分析了其破坏形态、承载力、延性、混凝土应变、钢筋应变等;利用试验结合公式的方法得到后掺骨料混凝土的应力-应变全曲线。结果表明:后掺骨料混凝土柱在破坏形态、钢筋及混凝土应变趋势、裂缝发展过程等方面与普通混凝土柱相似;在20%骨料后掺率下,柱的极限承载力最大,而在其他后掺率下,柱的极限承载力相对于普通混凝土柱都有所降低;大型有限元分析软件ABAQUS数值模拟结果与试验结果吻合良好;在一定的后掺率下,后掺骨料混凝土柱的受力性能和变形性能均得到了改善。     

再生骨料品质和掺量对双掺再生混凝土力学性能的影响

随着我国建筑垃圾资源化利用技术的迅猛发展,利用单一再生骨料制备再生混凝土的相关性能研究逐渐趋于系统化和成熟化.但建筑垃圾的再利用率仍处于较低水平,故同时考虑采用再生粗骨料和再生细骨料以不同的掺量分别替代天然骨料制备了双掺再生混凝土.试验中以双掺再生混凝土处于相同工作性为基础条件,重点研究再生粗骨料、再生细骨料的品质和掺量对其力学性能的影响.结果表明,再生粗骨料、再生细骨料的品质对双掺再生混凝土抗压强度的影响作用由小到大依次为:Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类;随着再生粗骨料、再生细骨料掺量的增加,其抗压强度均逐渐减小,当掺量均为50%时抗压强度的最大降低幅度可达57%.相比较单掺再生混凝土或普通混凝土,双掺再生混凝土的力学性能显著降低,但可将其应用于成本要求和强度等级要求较低的混凝土工程中.     

HRB400钢筋与钢纤维再生混凝土黏结性能及影响因素分析

设计了28组拉拔试件,研究了不同钢纤维体积掺量、再生骨料取代率、钢筋直径和锚固长度对HRB400钢筋与钢纤维再生混凝土黏结滑移性能的影响。结果表明,随着再生骨料取代率的增加,试件的黏结强度下降;与再生骨料取代率为0相比,当再生骨料取代率为100%时,试件的黏结强度下降幅度最大;随着钢纤维掺量的增加,试件的黏结强度整体呈上升趋势,极限荷载下钢筋自由端的滑移值也相应增加;钢筋直径增大时,其黏结强度有所降低;有效锚固长度增大时,黏结强度出现了不同程度的下降,且有效锚固长度为5d时的极限黏结强度最大。     

使用不同混凝土配合比的钢筋混凝土桥墩性能研究

本文研究了由4种不同类型混凝土配合比制成的钢筋混凝土桥墩的性能，4种不同的混凝土混合物分别为：普通混凝土NC、使用50%的再生骨料代替普通骨料的环保混凝土GC、使用50%的再生骨料代替普通骨料以及添加2%体积比的钢纤维再生混凝土GRSFC和墩帽区采用高强混凝土混合物HSC。通过试验确定桥墩在首次开裂荷载、破坏荷载、裂缝宽度和挠度方面的性能。结果表明，GC的极限荷载值比NC桥墩小2.41%；与GC桥墩相比，因为墩帽中的再生钢纤维对裂缝的延伸有抑制作用，GRSFC桥墩的极限荷载显著增加了4.76%；此外，与GC桥墩相比，在墩帽区域使用HSC可将破坏荷载提高29.7%。     

塑钢纤维轻骨料混凝土梁受弯性能试验研究

试验制作了塑钢纤维掺量分别为0、3、6、9kg/m~3的4根轻骨料混凝土梁,研究塑钢纤维对轻骨料混凝土梁受弯性能的影响。结果表明:塑钢纤维有效地延缓了梁裂缝的发展,减小了最大裂缝宽度,使裂缝变得多而密;梁的开裂弯矩和极限弯矩随塑钢纤维掺量的增加均得到不同程度的提高,LC-9梁的开裂弯矩和极限弯矩相较于LC-0梁分别提高了72%和8.43%;纤维掺量增加,梁的屈服挠度减小,极限挠度增大,挠度延性系数μf增大,最大提高了92.23%;塑钢纤维使梁的相对受压区高度略微增大,持荷能力提高,降低了受拉钢筋应变,延缓了钢筋的屈服时间。     

考虑钢筋锈蚀的纳米SiO2强化再生骨料混凝土梁受力性能研究

采用纳米强化再生骨料表面的措施来改善再生骨料性能,分别考虑强化液中纳米SiO₂掺量、再生粗骨料取代率的影响,设计制作了1根普通混凝土基准梁和8根再生骨料混凝土矩形截面梁,采用内置近距离小阴极的方法对梁内受力钢筋进行通电非均匀加速锈蚀,待受拉主筋锈蚀到一定程度后进行四点受弯加载,对加载过程中的裂缝开展情况、荷载-挠度曲线以及极限承载力进行了记录及分析。考虑钢筋锈蚀率及再生骨料取代率等因素的影响,对锈胀开裂之后的再生骨料混凝土梁的承载力计算公式进行了修正,得出了可用于设计的受弯承载力计算公式。结果表明:相同锈蚀程度下,强化再生骨料混凝土梁的抗弯承载力比天然骨料混凝土有所降低,其中25%再生骨料取代率时承载性能退化较多,抗弯承载力下降19.3%; 混凝土裂缝开展趋势较为一致,最大裂缝宽度随钢筋锈蚀程度增加而增大,随纳米SiO₂掺量增加先减小后增大; 近距离小阴极通电可实现混凝土内钢筋的加速非均匀锈蚀; 所提出的方法及获得的结论有助于推动再生骨料混凝土在沿海等不利环境中的应用。     

静载与钢筋锈蚀共同作用对再生混凝土梁受弯性能影响

为研究静载与钢筋锈蚀共同作用下再生混凝土梁的受弯性能,考虑3种再生粗骨料取代率（0、50%、100%）及4种静载水平（0、0.2Mu1、0.4Mu1、0.6Mu1,Mu1为对比梁的受弯承载力）的组合,共设计了9根再生混凝土梁进行加速锈蚀试验与静力加载试验。试验结果表明：当再生粗骨料取代率由0%增加到100%时,纵向受拉钢筋最大质量损失率与平均质量损失率分别增大了12.1%和9.5%;对于再生粗骨料取代率为50%的锈蚀梁,当静载水平由0增加到0.6Mu1时,纵向受拉钢筋最大质量损失率与平均质量损失率分别增大了43.5%和60.6%,加载破坏时梁受拉裂缝数量减少了21.4%,梁底面受拉裂缝平均间距增大了29.8%,梁屈服荷载与极限荷载分别降低了13.8%和10.4%,屈服挠度与极限挠度分别降低了17.0%和21.2%;当纵向受拉钢筋质量损失率低于7%时,其与周围再生混凝土之间能保持有效黏结,锈蚀再生混凝土梁加载时发生弯曲破坏;锈蚀再生混凝土梁的承载力随再生粗骨料取代率的增加而降低,而跨中挠度随再生粗骨料取代率的增加而增大,但总体上变化幅度不大;正常使用荷载范围内,平截面假定适用于未锈蚀与锈蚀再生混凝土梁。     

钢纤维再生混凝土抗压强度试验研究

选用0、40%、70%、100%4个再生骨料掺量及0、0.5%、1%3个钢纤维掺量,对C20、C25、C30、C35不同强度等级的钢纤维再生混凝土进行了48组配合比试验研究,分析了再生骨料和钢纤维掺量这两个配合比因素对钢纤维再生混凝土抗压强度的影响。试验结果表明:抗压强度随着再生骨料掺量的增加而减小,随着钢纤维的掺加增加而增大,当再生骨料掺量为40%、70%、100%时,其抗压强度分别降低约2%～9%、5%～11%、10%～29%;当钢纤维掺量为0.5%、1%时,其抗压强度分别增加约3%～10%、5%～13%。用再生骨料掺量为70%、钢纤维掺量为0.5%进行钢纤维再生混凝土配合比设计,可使其获得良好的和易性、满足强度及经济性要求。     

带钢筋桁架高强再生混凝土板受弯性能试验研究

为研究高强再生混凝土板与普通高强混凝土板受弯性能的差异,进行了4个高强再生混凝土板和2个普通高强混凝土板足尺试件的抗弯性能对比试验。试件的再生混凝土粗骨料取代率100%、细骨料用天然砂,混凝土设计强度等级均为C65,加载方式为三分点单向重复加载。试验分析了各试件的开裂荷载、屈服荷载、极限荷载、挠度、裂缝及破坏过程。研究表明:高强再生混凝土板与普通高强混凝土板相比,受弯破坏过程类似,开裂荷载和极限荷载较接近,跨中挠度略大;设置钢筋桁架混凝土板与普通配筋混凝土板相比,开裂后钢筋桁架对裂缝有制约作用,板的极限荷载、后期刚度和延性有所提高;高强再生混凝土板承载力可近似采用混凝土结构设计规范提供的方法,但应乘以与再生粗骨料取代率有关的折减系数,以考虑其长期工作性能与短期试验结果的差异。     

自燃煤矸石骨料取代率对钢筋混凝土梁受弯性能的影响

采用大宗工业固废——自燃煤矸石破碎得到的骨料配制煤矸石混凝土,可一定程度上缓解工程建设对天然砂石的需求。为研究自燃煤矸石粗、细骨料掺量对钢筋混凝土梁受弯性能的影响,设计了3组(每组3个)混凝土抗压强度相同的受弯钢筋混凝土梁试件,包括单掺100%煤矸石细骨料,双掺100%煤矸石粗、细骨料以及钢筋普通混凝土对比试件,通过静力试验得到试件的破坏模式、荷载-位移曲线、荷载-应变曲线等;基于前期试验结果提出自燃煤矸石混凝土的材料性能预测公式,采用ABAQUS软件建立钢筋煤矸石混凝土梁受弯构件有限元模型,利用现有试验数据验证有限元模型的可靠性,并通过足尺模型参数分析进一步量化煤矸石粗、细骨料取代率对钢筋混凝土梁受弯性能的影响。结果表明：采用自燃煤矸石骨料对钢筋混凝土梁受弯承载力的影响较小,相比普通混凝土梁,单掺100%自燃煤矸石细骨料时,开裂弯矩与极限弯矩分别提高5.44%和2.00%,双掺100%煤矸石粗、细骨料时,开裂弯矩与极限弯矩分别降低3.91%和5.91%;自燃煤矸石骨料的掺入对正常使用阶段的抗弯刚度影响明显,采用单掺100%自燃煤矸石细骨料及双掺100%煤矸石骨料时构件抗弯刚度分别降低4.1%和28.1%。煤矸石粗、细骨料对钢筋煤矸石混凝土梁受弯性能的影响是耦合的,与钢筋普通混凝土梁相比,采用单掺50%粗骨料取代率、单掺100%细骨料取代率或者双掺50%粗、细骨料取代率时,钢筋煤矸石混凝土梁的受弯性能指标降低幅度均在10%以内。     

再生细骨料对再生混凝土力学性能及耐久性能的影响研究

研究了再生细骨料对再生混凝土的抗压强度、抗冻性能及碳化性能的影响。结果表明,当再生粗骨料取代率为50%时,随着再生细骨料掺量的增加再生混凝土强度并没有明显的下降;当再生粗骨料掺量为100%时,掺加了再生细骨料的混凝土的强度均比未掺加再生细骨料的混凝土的强度要低。随着再生细骨料掺量的增加再生混凝土的抗冻性能变化不大而碳化深度则有增加的趋势。     

再生混凝土梁受弯性能试验研究

对再生混凝土梁进行受弯性能试验后发现,当再生粗骨料(RCA)取代率(质量分数)为40%,70%和100%时,再生混凝土梁极限承载力较普通混凝土梁分别降低了1.5%,4.1%和10.6%;随着再生粗骨料取代率的增加,再生混凝土梁下部根状裂缝数目增多、间距减小.研究表明:平截面假定适用于再生混凝土梁,再生混凝土梁的破坏形态及承载力-挠度曲线与普通混凝土梁相似;现行规范中开裂弯矩公式、极限承载力公式和挠度计算公式不适用于再生混凝土梁,建议将挠度计算值乘以1.3,开裂弯矩和极限承载力计算值乘以与再生粗骨料取代率相关的修正系数.