高温后喷水冷却圆钢管再生混凝土界面黏结性能试验研究

为了研究高温喷水冷却后圆钢管再生混凝土的界面黏结性能变化规律,以历经最高恒温温度、再生粗骨料取代率、界面锚固长度为3个变化参数,进行了27个高温喷水冷却后圆钢管再生混凝土试件和2个自然冷却试件（对照组）的静力推出试验,以位移控制的加载方式为主,使自由端的钢管单独受力（核心混凝土不受力）,圆钢管内的混凝土从下向上推出。通过试验观察了圆钢管再生混凝土试件破坏的全过程和形态,获取了加载端和自由端的荷载-滑移曲线,分析了各个变化参数对黏结性能的影响规律。试验结果表明：经过高温喷水冷却后,圆钢管再生混凝土试件加载端和自由端的荷载-滑移曲线形态相似,且和自然冷却试件的曲线相似,同时也和前期做的钢管普通混凝土的曲线具有相似性;加载端和自由端的荷载-滑移曲线大致分为上升段、缓慢下降段和平缓段;并且自由端的初始滑移晚于加载端。定义了极限黏结强度τu和残余黏结强度τr。圆钢管再生混凝土试件表面上应变沿试件高度方向大致呈指数分布。经历消防喷水冷却后,随历经最高温度的升高,黏结强度先增大后减小,在400 ℃时,黏结强度达到最大值,当大于400 ℃时,黏结强度降低。历经高温后试件的平均残余黏结强度分别是常温下试件的1.25倍、1.75倍、1.38倍和1.50倍。再生粗骨料取代率的变化对黏结强度的影响不明显,常温下γ=50%时,黏结强度达到最大值;温度为200 ℃且γ=75%时,黏结强度也为最大。这和自然冷却下钢管再生混凝土的结论类似。锚固长度的增大也使圆钢管再生混凝土试件平均极限黏结强度和残余黏结强度均有不同程度增大。提出了高温喷水冷却后圆钢管再生混凝土极限黏结强度和残余黏结强度的计算公式,用此公式所得计算结果均比较理想。今后对界面黏结性能的研究,可以从增加钢管内壁的粗糙度、钢管内部加入加劲肋和钢管内增设不同长度的螺栓角度进行探讨,进而进一步丰富界面黏结性能的理论研究,以期为消防喷水后建筑结构构件的其他力学性能提供理论基础,同时为现实生活中火灾后钢-混凝土组合结构的灾后评估和加固提供参考。     

高强钢筋与再生混凝土界面黏结性能试验研究

为了研究高强钢筋与再生混凝土间的黏结作用机理,以再生粗骨料取代率和高强钢筋埋置长度为变化参数,设计了15个边长为150 mm的高强钢筋再生混凝土立方体试件,并进行推出试验。通过试验获取了加载端和自由端荷载-滑移曲线的特征点参数,并回归得到各特征点黏结强度计算公式;分析了各变化参数对黏结强度的影响,并采用实用黏结强度计算公式进行对比计算。研究结果表明:高强钢筋与再生混凝土试件的黏结破坏以劈裂破坏为主;特征黏结强度均表现为随取代率的增加而呈现下降趋势,高强钢筋与再生混凝土的界面黏结强度随埋置长度的增加而有所增大。     

型钢再生混凝土黏结滑移推出试验及黏结强度分析

为研究型钢与再生混凝土界面之间的黏结滑移性能,以再生粗骨料取代率、型钢与再生混凝土的黏结部位、型钢保护层厚度、横向配箍率、再生骨料母料强度和再生骨料粒径等为变化参数,设计了22个型钢再生混凝土试件,采用位移控制的加载方法进行推出试验。通过观察试件的受力破坏过程,分析型钢与再生混凝土界面黏结失效机理,获取其裂缝发展形态、应力分布情况、加载端和自由端滑移分布规律;分析不同参数对型钢再生混凝土黏结滑移性能的影响规律。研究结果表明：型钢不同黏结部位与混凝土的黏结应力不同,翼缘内侧黏结应力最高,翼缘外侧次之,腹板黏结应力最小;黏结应力沿型钢埋置长度方向呈指数分布;再生骨料的母料混凝土使用时间越长,用其生产的骨料配置的同条件的混凝土强度越低;再生混凝土骨料粒径越小,再生混凝土与型钢的极限黏结强度越小。     

往复荷载作用下型钢再生混凝土界面黏结性能及影响因素分析

为研究往复荷载作用下型钢再生混凝土界面的黏结滑移性能,设计了14个型钢再生混凝土试件并对其进行往复加载试验,分析了型钢再生混凝土的黏结破坏过程,研究了其界面黏结应力分布,在此基础上考察了不同设计参数对型钢再生混凝土界面黏结强度的影响。结果表明：往复荷载作用下型钢再生混凝土界面的黏结破坏过程可分为4个阶段(微滑移阶段、滑移发展阶段、黏结力陡降阶段和残余阶段),对应4个受力特征点(微滑移点、黏结荷载极限点、残余点和破坏点);与单向推出荷载作用相比,往复荷载作用下试件的极限黏结强度最大降低40%左右;加载初期,在正向卸载和正向加载时,黏结应力峰值在固定端附近,且随型钢埋置长度的增大而逐渐减小;在负向加载和负向卸载时,加载端附近黏结应力逐渐变大,试件由两端向中间逐渐破坏;型钢再生混凝土的特征黏结强度随着再生混凝土取代率的增加而降低,随着型钢保护层厚度、体积配箍率和再生混凝土强度的增加而提高。最后建立了型钢再生混凝土的特征黏结强度计算式,并将计算值与试验值进行对比,两者吻合较好。     

钢筋-中高强度再生混凝土黏结滑移性能梁式试验研究

为研究钢筋与再生混凝土黏结滑移性能,进行了13个梁式试件的钢筋-中高强度再生混凝土黏结性能试验。研究了钢筋外形、锚固长度、混凝土强度、再生骨料取代率对钢筋-再生混凝土黏结滑移性能的影响。结果表明：再生粗骨料混凝土取代率为33%~66%、细骨料为天然砂时,钢筋-再生混凝土黏结强度与普通混凝土接近;再生粗骨料取代率100%、再生细骨料取代率50%以上时,钢筋-再生混凝土黏结性能明显退化;与普通混凝土相比,再生粗骨料混凝土的相对混凝土强度黏结效率系数有所提高;变形钢筋与再生混凝土的黏结强度明显好于光圆钢筋;钢筋与再生混凝土的黏结强度随钢筋相对锚固长度增大而减小;拟合所得的黏结-滑移本构模型,其计算值与试验值吻合良好。     

型钢-再生混凝土界面黏结强度及其影响因素分析

为研究各种再生粗骨料取代率下型钢-再生混凝土界面黏结性能,设计11个不同取代率型钢再生混凝土试件进行推出试验。通过试验,观察试件的破坏过程和裂缝发展形态,获取荷载-滑移全过程曲线以及各特征点参数;基于试验数据,分别从黏结强度、滑移特性、界面耗能、黏结抗剪刚度、损伤等角度分析取代率对型钢-再生混凝土界面黏结性能的影响。最后,对11个试件的黏结-滑移(τ-s)曲线进行拟合,得到了型钢再生混凝土界面黏结滑移本构方程,其计算值与试验实测值吻合较好。     

方钢管再生混凝土的界面力学行为研究

通过以再生粗骨料取代率为变化参数(0%,25%,50%,75%和100%),进行方钢管再生混凝土试件的推出试验,研究其界面粘结作用行为。结果表明,加载端和自由端的荷载-滑移曲线相似,但加载端的初始滑移发展相对较早;荷载上升段的钢管纵向应变以负指数函数分布;下降时则呈线性分布,取代率为50%时,方钢管再生混凝土界面耗能能力为最大。     

钢筋中高强再生混凝土黏结滑移性能试验研究

再生混凝土构件受力分析的关键问题是钢筋与再生混凝土间的黏结滑移本构关系。进行了49个钢筋与再生混凝土试件黏结滑移性能的试验研究。试件尺寸为150 mm×150 mm×450 mm,钢筋直径d分别为10、14、20 mm,钢筋外形分为螺纹钢筋、光圆钢筋,钢筋锚固长度分为5d、10d、20d,混凝土再生粗骨料取代率分别为33%、66%、100%,再生细骨料取代率分别为50%、100%,混凝土设计强度分为中强和高强。试验研究表明:再生粗细骨料取代率及混凝土强度、钢筋外形、钢筋锚固长度为影响试件黏结滑移性能的关键因素;再生细骨料取代率50%以上时,钢筋与再生混凝土间的黏结滑移性能退化明显;与普通混凝土试件相比,中高强再生粗骨料螺纹钢筋混凝土试件相对混凝土强度的黏结效率系数明显提高。     

方钢管再生混凝土界面粘结滑移性能试验研究

为研究方钢管与再生混凝土界面粘结滑移性能,以再生粗骨料取代率、再生混凝土强度等级及膨胀剂掺量为变化参数,进行了方钢管再生混凝土试件的推出试验,获取了试件的荷载-滑移曲线,分析了各变化参数对粘结强度的影响。在验证相关粘结强度计算模型适用性的基础上,拟合出方钢管再生混凝土的粘结强度计算公式。研究结果表明,方钢管再生混凝土荷载-滑移曲线具有相似性,均经历了四个阶段,滑移首先出现在加载端,随后发展到自由端;粘结强度随再生粗骨料取代率增大而降低,但影响较小;粘结强度随再生混凝土强度等级提高而增大,但增速趋缓;膨胀剂掺量对粘结强度影响明显,粘结强度随着膨胀剂掺量(0~15%范围内)增加呈现出先增大后降低的趋势。     

钢筋再生混凝土黏结滑移性能研究

黏结滑移性能是再生混凝土技术应用于工程实际的一项重要课题。考虑再生粗骨料取代率(30%、50%、70%)和再生混凝土强度等级(C20、C40)2个参数,制作5组再生混凝土试件进行中心拔出试验。得到不同种类再生混凝土的荷载-滑移曲线,曲线可分为微滑、滑移、劈裂、破碎、残余5个阶段。定义了初始黏结滑移模量E0及峰值黏结滑移割线模量Eu,E0/Eu数值越大,混凝土黏结性能越好。当混凝土强度等级相同,再生粗骨料取代率小于70%时,黏结强度随取代率的增大而增大;当取代率相同,黏结强度随混凝土强度等级增加而增大。基于试验与理论分析,给出了再生粗骨料取代率与极限黏结强度的方程以及黏结滑移本构关系方程,模型结果与试验结果吻合良好。     

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。     

Bond behavior of H-shaped steel embedded in recycled aggregate concrete under push-out loads

Twenty two push-out tests were carried out in order to investigate the bond behavior between H-shaped steel and recycled aggregate concrete (RAC). Eleven kinds of recycled coarse aggregate (RCA) replacement ratios (i.e., 0, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, and 100%) were designed in the test, and considering different categories of bond position of H-shaped steel, concrete protective cover thickness, stirrup reinforcement ratio, source and size of RCA were also selected. The load-slip curves at the loading end and free end were obtained; in addition, the distribution of H-shaped steel strain and the bond stress along the embedded length were analyzed. The bond strength in this investigation is related to the RAC cube compressive strength, and as a result, the interface bonding increases with RCA replacement ratio increasing. The bond strengths between different parts of H-shaped steel and RAC can be disparate: (1) the largest bond stress is located at the inside interface of the flange of H-shaped steel; (2) the second one is on the outside interface of the flange of H-shaped steel; (3) the bond stress between web of H-shaped steel and recycled coarse aggregate concrete is the smallest. What’s more, it was found that the ultimate and residual bond stresses can be enlarged due to the stronger grip action with increasing of concrete protective cover thickness and larger constrained effect with expanding the stirrup reinforcement ratio. The RCA serving age has a negative effect on the bonding performance, and when the size of RCA reduces, the ultimate bond strength decreases accordingly. Finally, four calculation models applied to predict the bond strength for all the specimens and the component of bond stress between shape steel and RAC is derived through the law of periodic transmission.     

方钢管再生混凝土长柱偏心受压承载性能试验研究

为了研究方钢管再生混凝土偏心受压长柱的受力性能,设计了15个试件进行静载试验,考虑了再生粗骨料取代率、长细比和偏心距3个变化参数。通过试验得到了试件的破坏形态、荷载-位移曲线、荷载-应变曲线、截面应变分布情况以及试件的承载力等重要数据,对再生粗骨料取代率、长细比、偏心距等变化参数对方钢管再生混凝土偏心受压长柱承载性能的影响进行分析,利用国内外相关规程的计算方法对方钢管再生混凝土偏心受压长柱承载力进行计算,并与试验实测结果对比分析。研究结果表明：方钢管再生混凝土偏心受压长柱的承载力、破坏形态、变形特性、截面应变分布与普通方钢管混凝土偏心受压长柱相似,方钢管再生混凝土偏压长柱同样具有良好的承载力和变形能力,试件的承载力随着长细比和偏心距的增大而减小,而再生粗骨料取代率对其影响不大,根据规程DBJ 13-51-2003得到的方钢管再生混凝土长柱承载力的计算结果与试验结果吻合较好。研究结果可为方钢管再生混凝土的进一步研究和推广应用提供参考。     

钢管海砂再生混凝土轴压性能试验与分析

以再生粗骨料取代率和海砂中的Cl-含量为主要参数,完成了18个钢管海砂再生混凝土轴压试验,分析了再生粗骨料取代率、海砂中的Cl-含量对试件破坏特征和受力变形的影响.结果表明:钢管海砂再生混凝土受力过程与普通钢管混凝土相似,包含弹性、弹塑性和破坏3个阶段,其主要破坏模式为斜剪破坏;试件峰值荷载随着再生粗骨料取代率和海砂中的Cl-含量的增加而略有降低;峰值应变随着再生粗骨料取代率的增加而增大,随着Cl-含量的增加先增大后减小.同时,对比分析了不同规范的峰值荷载公式计算值与试验值的差异,并根据试验数据对钢管海砂再生混凝土轴压应力-应变全曲线计算模型进行了拟合.     

方钢管赤泥混凝土黏结滑移性能试验研究

制作了15个方钢管赤泥混凝土短柱试件进行推出试验,获得了方钢管赤泥混凝土的荷载-滑移曲线,研究了赤泥替代率、混凝土强度、长径比(埋置长度)、宽厚比对方钢管赤泥混凝土黏结滑移性能的影响。研究结果表明,方钢管赤泥混凝土荷载-滑移曲线经历了5个阶段,即无滑移段、上升段、下降段、二次上升段、二次下降段。黏结极限荷载随赤泥替代率的提高先增加后降低,赤泥替代率为5%时,黏结极限荷载达到最大;赤泥替代率为20%时,黏结极限荷载与标准钢管混凝土相当。黏结极限荷载随混凝土强度及长径比的增加而增加;随宽厚比的增加而减小。     

恒高温下钢管混凝土界面黏结性能试验研究

钢管混凝土的界面黏结性能是钢管和混凝土之间共同受力与协调变形的基础。为探讨高温下钢管混凝土界面黏结破坏特点和平均黏结强度的主要影响因素,文中以恒温温度、长径比和径厚比等为主要研究参数,进行钢管混凝土试件恒高温下的推出滑移试验,得到钢管混凝土界面的温度-时间和荷载-滑移关系曲线。试验结果表明,在20℃～900℃研究范围内,恒温温度对圆钢管混凝土平均黏结强度有显著的影响,平均黏结强度随恒温温度的升高先减小后增加再减小,降低幅度最高达到90%;平均黏结强度随钢管长径比的增大而减小,降低幅度最高达50%;钢管径厚比对平均黏结强度影响很小,降低幅度在10%以内。     

高温下再生骨料钢管混凝土短柱的试验性能

介绍高温下再生骨料钢管混凝土(RACFST)短柱性能的试验研究结果。试验采用了40个试样(其中32个RACFST短柱,8个普通钢管混凝土(CFST)短柱),给出并分析了试样的失效模式、荷载-应变关系和极限强度。采用了5种类型的混凝土:1种天然骨料的标准混凝土;2种再生粗骨料,含量分别为50%和100%;2种再生细骨料,含量分别为50%和100%。试样分别置于300℃,600℃和800℃条件下长达3h。试验结果表明,由于再生骨料的存在,高温下RACFST短柱试样的抗火性低于CFST短柱试样;再生骨料含量相同的条件下,再生粗骨料(RCA)试样的性能优于再生细骨料(RFA)试样。