基于静载强度分布的再生混凝土疲劳强度预测

在同济大学再生混凝土材料与结构研究组完成的大量再生混凝土静载抗压强度试验基础上,对再生混凝土静载抗压强度分布特征进行统计分析,得出再生混凝土的静载抗压强度可以用正态分布模型来描述;研究了不同粗骨料取代率情况下再生混凝土轴心静载抗压强度均值和方差的变化规律,对统计参数采用皮尔逊χ2拟合优度检验法进行了检验;基于文献研究的成果,推导出了再生混凝土疲劳寿命概率分布表达式和疲劳强度表达式,对比分析了不同粗骨料取代率、不同应力比情况下再生混凝土的疲劳强度变化规律。结果表明:随着再生粗骨料取代率的增加,再生混凝土的疲劳强度呈现出降低趋势;根据推导的表达式可以估算不同疲劳寿命、不同保证率下的再生混凝土轴心抗压疲劳强度,为再生混凝土路面设计提供了依据。     

不同来源再生混凝土抗压强度分布特征研究

通过249块立方体试块抗压强度试验,研究了水灰比为0.74、0.55和0.43的不同来源再生混凝土抗压强度及概率分布特征。试验结果表明,不同强度等级废混凝土混和后得到的再生粗集料,将显著降低再生混凝土的抗压强度;不同来源再生混凝土抗压强度的均值较单一来源再生混凝土减小,而方差和变异系数增大;采用正态分布模型对不同来源再生混凝土抗压强度的分布进行了检验,利用Monte-Carlo模拟方法进一步验证了该分布规律。最后根据统计分析和Bayes估计结果,给出了不同来源再生混凝土抗压强度标准差的建议取值,即在强度等级低于C20时其值取为5.0MPa,在强度等级为C20其值取为6.0MPa。     

再生粗骨料混凝土早期强度试验研究

通过试验研究水灰比、再生粗骨料取代率和用水量对再生混凝土早期抗压强度和抗折强度的影响。研究结果表明,再生混凝土各龄期的强度系数随水灰比、骨料取代率、单位用水量等因素变化不大。再生混凝土的各个龄期的抗压和抗折强度均随水灰比和再生骨料取代率的增大而降低。根据试验结果建立了再生粗骨料取代率为100%的再生混凝土早期抗压强度和抗折强度计算模型,该模型计算结果与他人试验结果吻合较好。     

再生混凝土抗压强度试验及回归分析

为了研究再生混凝土抗压强度的影响因素,进一步确定抗压强度与影响因素之间的关系模型,采用实验室废弃C30混凝土试块制备成连续粒径级配的再生骨料(5~31.5mm),用这种再生骨料部分取代天然骨料配制的混凝土试样进行抗压强度试验,考察因素包括:水灰比、再生粗骨料取代率、龄期及其交互作用因素,选用正交表L27(313)安排试验。结果表明,影响再生混凝土抗压强度的主要因素是龄期,其次为再生粗骨料的掺入量,最后为水灰比;而交互作用因素的影响为:粗骨料取代率与水灰比交互作用影响最大,龄期与粗骨料取代率的交互作用影响最小。对正交试验结果采用回归理论分析,建立了影响再生混凝土抗压强度因素的非线性回归模型,并结合方差分析,对回归方程显著性进行了检验。     

再生轻骨料取代天然骨料对混凝土抗压强度的影响分析

为了研究再生轻骨料取代天然骨料对混凝土抗压强度的影响,以再生轻粗骨料取代率和干表观密度为变化参数,设计并制作了15个标准立方体试块进行抗压强度试验。试验记录了试块的破坏过程和破坏形态,实测了试块的干表观密度和立方体抗压强度,基于最小二乘法原理,拟合分析了干表观密度与取代率、立方体抗压强度与取代率之间的关系曲线,探讨了变化参数对立方体抗压强度的影响规律。研究结果表明:再生轻骨料混凝土试块最终出现劈裂破坏;干表观密度与取代率或者立方体抗压强度与取代率线形相关性较高;再生轻骨料混凝土立方体抗压强度随干表观密度的增加或再生轻粗骨料取代率的减小而逐渐增大。     

考虑粗骨料品质和取代率的再生混凝土抗压强度计算

再生混凝土的粗骨料表面存在硬化砂浆和大量的界面结构,致使其抗压强度较普通混凝土的有所降低,且受压破坏情况更为复杂。为建立一个普遍适用的再生粗骨料混凝土抗压强度计算公式,试验中采用不同再生粗骨料品质、不同取代率的再生混凝土,研究了胶水比、再生粗骨料的品质和取代率对再生混凝土抗压强度的影响,并分析了再生粗骨料吸水率、表观密度和压碎指标等品质特征参数和其影响因子的相关性。在普通混凝土Bolomey抗压强度公式的基础上,建立了考虑骨料品质和取代率的再生粗骨料混凝土抗压强度计算公式,并与常用的抗压强度计算公式的计算结果进行了误差比较。研究结果表明:再生粗骨料混凝土抗压强度与胶水比、取代率之间均呈线性关系,并且再生粗骨料的品质对再生混凝土抗压强度影响显著;误差分析表明,与试验结果相比,普通混凝土Bolomey抗压强度公式的最大误差约为16.51%,考虑有效胶水比的再生粗骨料混凝土抗压强度的最大误差约为36.33%,而考虑再生粗骨料品质差异和取代率的再生混凝土抗压强度的最大误差仅为4.90%,具有较高的精度和较好的适用性。     

再生混凝土长龄期强度与收缩徐变性能

通过改变再生粗骨料取代率,并考虑引气剂的影响,对再生混凝土长龄期下的立方体抗压强度和收缩性能进行试验;采用不同的加载龄期,对再生粗骨料取代率为50%的再生混凝土徐变性能进行试验研究;建立了再生混凝土长龄期强度推算公式。结果表明:长龄期下再生混凝土的立方体抗压强度变化规律与普通混凝土基本一致,28d龄期再生混凝土的立方体抗压强度随再生粗骨料取代率的增加而降低;再生混凝土的收缩随再生粗骨料取代率的增加而增加,添加粉煤灰、矿粉等矿物外掺料可以使再生混凝土收缩降低;加载龄期对于再生混凝土徐变值有影响,加载龄期越早,再生混凝土徐变值越大;利用所建立的强度推算公式计算得到的强度值与试验结果比较吻合,并且优于欧洲CEB-FIP Model Code 1990规范建议公式的计算结果。     

钢纤维粉煤灰再生混凝土强度正交试验研究

利用正交试验方法对钢纤维粉煤灰再生混凝土（以下简称再生混凝土）的强度性能进行了试验,考察了粉煤灰取代率（质量分数）、钢纤维掺量（体积分数）和再生粗骨料取代率（质量分数）对再生混凝土28d立方体抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度的影响,并对试验结果进行了系统分析.结果表明：粉煤灰取代率对再生混凝土抗压与抗折强度的影响规律一致,但对其劈裂抗拉强度的影响规律却不相同;再生混凝土抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度均随钢纤维掺量的增加而增大,但钢纤维掺量对劈裂抗拉和抗折强度的影响显著,对抗压强度的影响较小;再生粗骨料取代率对抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度的影响规律基本一致,强度总体上随再生粗骨料取代率的增大而增大.要使再生混凝土强度得到提高,需降低粉煤灰的取代率,增大钢纤维掺量和再生粗骨料取代率.当粉煤灰取代率在30%以内、钢纤维掺量在18%以内时,粉煤灰取代率对再生混凝土抗压强度的影响最大,其次是再生粗骨料取代率,最次是钢纤维掺量;钢纤维掺量对再生混凝土劈裂抗拉强度和抗折强度的影响最大,其次是粉煤灰取代率,最次是再生粗骨料取代率.     

再生粗细骨料混凝土基本力学性能试验研究

试验中配制了不同水灰比、粗骨料取代率、细骨料取代率的再生混凝土,对其进行了基本力学性能试验,测试了立方体抗压强度、轴心抗压强度、劈裂抗拉强度,考察了受压破坏过程与破坏形态,分析了再生粗、细骨料、水灰比对再生混凝土破坏形态及抗压强度等的影响。试验结果表明:再生粗骨料、细骨料配制的再生混凝土的破坏形态与普通混凝土破坏形态相似;再生混凝土的抗压强度随着水灰比、再生粗、细骨料取代率的增大而降低;当再生粗骨料取代率大于75%时,再生混凝土抗压强度较普通混凝土有显著下降;当再生细骨料取代率小于30%时,再生细骨料对再生混凝土抗压强度的影响很小;当再生混凝土完全使用再生粗、细骨料时,各水灰比下再生混凝土抗压强度较普通混凝土下降了36%~42%;通过回归分析,提出了再生混凝土劈裂抗拉强度及轴心抗压强度与立方体抗压强度的换算公式。     

再生混凝土徐变试验及机理的模型化分析

通过改变再生粗骨料取代率,对再生混凝土的立方体抗压强度、棱柱体抗压强度、弹性模量等力学性能和收缩徐变性能进行了试验。在试验研究的基础上,通过将再生混凝土模型化为单骨料平面模型,建立了再生混凝土徐变的有限元计算模型,利用ANSYS软件分析了单轴受压时模型化再生混凝土的徐变发展特点,揭示了再生混凝土徐变的机理。研究结果表明:再生混凝土的28d立方体抗压强度和弹性模量随再生粗骨料取代率的增加而降低,再生混凝土的收缩和徐变随再生粗骨料取代率的增加而增加;模型化再生混凝土中由于受到新砂浆、老砂浆徐变的影响,随着时间的推移,砂浆应力将向粗骨料转移;利用ANSYS软件计算所得模型化再生混凝土徐变和试验数据基本吻合。     

不同再生粗集料混凝土劈裂抗拉强度分布特征

通过劈裂抗拉强度和抗压强度试验,研究了水灰比分别为0.74,0.55和0.43的不同再生粗集料混凝土的劈裂破坏状况、劈裂抗拉强度及其分布特征,得到了不同再生粗集料混凝土劈裂抗拉强度与抗压强度之间的换算关系.不同再生粗集料混凝土的劈裂破坏不仅表现为再生粗集料和新水泥浆体之间界面的破坏,还表现为再生粗集料本身的断裂破坏;在相同水灰比条件下,不同再生粗集料混凝土劈裂抗拉强度的均值比单一再生粗集料混凝土小,但标准差和变异系数变化规律不明显;不同再生粗集料混凝土劈裂抗拉强度的分布可以用正态分布模型描述.     

再生粗骨料含量对再生混凝土力学性能的影响分析

为了研究再生粗骨料取代率对再生混凝土力学性能的影响,利用废弃混凝土为再生粗骨料来源,研究取代率从0%至100%变化,中间级差为10%的11种再生混凝土,制作了33个标准立方体、33个标准棱柱体和33个尺寸为150 mm×150 mm×550 mm的棱柱体再生混凝土试件,依标准试验方法进行力学性能测试。通过试验,获取了再生混凝土取代率与立方体抗压强度、轴心抗压强度、抗折强度、应变延性系数、耗能系数、割线刚度和损伤度等力学性能指标之间的关系。研究结果表明:随着再生粗骨料取代率的增加,再生混凝土立方体抗压强度和轴心抗压强度总体呈现增长的趋势;抗折强度呈现先增长后减小的趋势;弹性模量总体呈现减小的趋势;延性系数、耗能系数、割线刚度总体均呈现减小的趋势但减小幅度较小;再生混凝土的刚度退化和损伤累积过程与天然混凝土较为一致。综合考虑再生混凝土基本力学性能指标和经济性能指标,建议以30%~40%作为再生混凝土的最优取代率。     

再生混凝土的基本性能研究

设计并完成了在掺与不掺减水剂两种配合比下,再生粗骨料取代率分别为0、30%、50%、100%的再生混凝土的和易性、立方体抗压强度、棱柱体抗压强度的相关试验,并以天然骨料混凝土作为基准进行了对比分析。试验结果表明,粗骨料取代率对混凝土的流动性、粘聚性与保水性有不同的影响,适量的减水剂可以增强混凝土的流动性;在水灰比相同的情况下,再生粗骨料取代率为30%时再生混凝土立方体抗压强度和轴心抗压强度都高于普通混凝土;再生混凝土的抗压强度随龄期的发展和普通混凝土比较相近。     

Mechanical properties of concrete with recycled coarse aggregate

This paper reports the results of an experimental study on some of the mechanical properties of recycled aggregate concrete (RAC) as compared to those of the conventional normal aggregate concrete (NAC). Ten mixes of concrete with target compressive cube strength ranging from 20 to 50 MPa were cast using normal or recycled coarse aggregates. The development of the cube compressive strength and the indirect shear strength at ages of 1, 3, 7, 14, 28 and 56 days, the compressive strength, the strains at maximum compressive stress and the modulus of elasticity tested by using concrete cylinders at 28 days are reported. The results show that the 28-day cube and cylinder compressive strength, and the indirect shear strength of recycled aggregate concrete were on the average 90% of those of natural aggregate concrete with the same mix proportions. For concrete with cylinder compressive strengths between 25 and 30 MPa, the modulus of elasticity of RAC was only 3% lower than that of NAC. The trends in the development of compressive and shear strength and the strain at peak stress in recycled aggregate concrete were similar to those in natural aggregate concrete.     

再生混凝土抗拉强度与抗压强度关系的试验研究

总结了国内外再生混凝土抗压强度和抗拉强度的研究现状,并通过27组再生混凝土立方体试块的抗压试验及劈裂试验,建立了再生混凝土劈裂抗拉强度与立方体抗压强度之间的关系.试验结果表明,在相同立方体抗压强度条件下,再生混凝土的劈裂抗拉强度比普通混凝土降低30%左右.     

高钛重矿渣再生混凝土轴心抗压强度试验研究

通过对强度等级为C20,再生粗、细骨料取代率分别为0%,25%,50%,75%,100%的高钛重矿渣再生混凝土圆柱体试块进行轴心抗压强度试验研究,得出:高钛重矿渣再生混凝土的轴心抗压强度满足设计要求,且随着再生骨料取代率的增加而降低,但不成线性关系。     

考虑粗骨料品质和取代率的再生混凝土抗压强度计算

再生混凝土的粗骨料表面存在硬化砂浆和大量的界面结构，致使其抗压强度较普通混凝土的有所降低，且受压破坏情况更为复杂。为建立一个普遍适用的再生粗骨料混凝土抗压强度计算公式，试验中采用不同再生粗骨料品质、不同取代率的再生混凝土，研究了胶水比、再生粗骨料的品质和取代率对再生混凝土抗压强度的影响，并分析了再生粗骨料吸水率、表观密度和压碎指标等品质特征参数和其影响因子的相关性。在普通混凝土Bolomey抗压强度公式的基础上，建立了考虑骨料品质和取代率的再生粗骨料混凝土抗压强度计算公式，并与常用的抗压强度计算公式的计算结果进行了误差比较。研究结果表明：再生粗骨料混凝土抗压强度与胶水比、取代率之间均呈线性关系，并且再生粗骨料的品质对再生混凝土抗压强度影响显著；误差分析表明，与试验结果相比，普通混凝土Bolomey抗压强度公式的最大误差约为16.51%，考虑有效胶水比的再生粗骨料混凝土抗压强度的最大误差约为36.33%，而考虑再生粗骨料品质差异和取代率的再生混凝土抗压强度的最大误差仅为4.90%，具有较高的精度和较好的适用性。     

废旧钢纤维橡胶再生混凝土抗压性能试验研究

以再生粗骨料取代率和废旧钢纤维橡胶粒掺量两参数作为变量配制C30废旧钢纤维橡胶再生混凝土,研究其抗压性能和破坏特征,并与相同配比的废旧橡胶再生混凝土进行对比分析,试验结果表明再生混凝土中的废旧钢纤维橡胶颗粒会降低其抗压强度,但能有效改善其抗裂性能,在30％取代率下其抗压性能低于废旧橡胶再生混凝土,但在60％取代率下则相...     

再生粗骨料取代率对混凝土基本性能的影响

系统研究了相同水灰比情况下再生粗骨料取代率对混凝土基本性能的影响。试验中再生粗骨料取代率分别为0，30％，50％，70％和100％，保持混凝土的水灰比不变。主要研究了再生粗骨料取代率对混凝土立方体坍落度、抗压强度、棱柱体抗压强度、峰值应变和泊松比、弹性模量、劈裂抗拉强度以及抗折强度的影响。试验结果表明，再生粗骨料取代率对上述各性能指标均有一定影响，但程度不同。同时发现，除抗折强度外，普通混凝土各基本力学性能指标问的关系均不适用各种再生骨料取代率混凝土。