方钢管再生混凝土粘结滑移性能试验研究

文章研究了方钢管再生混凝土的界面粘结滑移性能,对9根方钢管再生混凝土短柱进行了推出试验。研究了再生混凝土的强度等级,再生粗骨料替代率,膨胀剂掺量3个变化参量对其粘结滑移性能的影响,并考虑此3个变量,提出了方钢管再生混凝土粘结滑移的本构关系。     

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。     

钢管/GFRP管约束再生混凝土柱偏心受压试验

以再生粗骨料取代率和膨胀剂掺量为参数,完成了4个钢管约束和4个玻璃纤维增强塑料（GFRP）约束再生混凝土柱试件的偏心受压试验,对钢管约束和GFRP管约束再生混凝土试件的极限荷载和轴向变形进行了对比分析,并对试件的极限荷载试验值与计算值进行了对比。结果表明:100%再生粗骨料取代率再生混凝土试件的极限荷载比普通混凝土试件低,混凝土强度相同时,GFRP管约束再生混凝土试件偏心受压极限荷载比钢管约束试件低;膨胀剂可以提高钢管和GFRP管约束试件的偏心受压极限荷载,并且对GFRP管约束试件作用更为显著;GFRP管约束试件的变形能力比钢管约束试件大,100%再生粗骨料取代率再生混凝土试件的变形能力比普通混凝土试件大。     

微膨胀再生混凝土粘结滑移试验研究

以9根方钢管微膨胀再生混凝土构件为研究对象,进行推出滑移试验,主要研究再生混凝土强度、再生骨料替代率和膨胀剂掺量等因素对微膨胀再生混凝土钢管柱粘结滑移性能的影响。研究结果表明,再生混凝土强度对粘结滑移性能的影响较大,再生骨料替代率对其影响不明显,掺入合理比例的膨胀剂可以有效提高混凝土与钢管之间的粘结力。利用试验研究数据拟合得到钢管与微膨胀再生混凝土界面粘结强度计算公式,为微膨胀再生混凝土工程应用提供一定的理论基础。     

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。     

圆钢管再生混凝土界面黏结失效的推出试验研究

为研究圆钢管再生混凝土界面黏结的失效机理,以再生粗骨料取代率、混凝土强度等级及长径比为变化参数,设计了4组共15个圆钢管再生混凝土试件进行推出试验。通过试验获取了界面黏结的荷载 滑移曲线、黏结应变和黏结力分布规律。运用相关计算模型对圆钢管再生混凝土的黏结强度进行对比计算,回归得到圆钢管再生混凝土的黏结强度计算式。研究结果表明：加载端首先出现滑移,此后滑移发展至自由端;在加载初期和加载后期的圆钢管纵向应变分别呈负指数分布和线性分布;长径比较大试件的峰值荷载均大于长径比较小的试件;界面黏结损伤的发展随再生粗骨料取代率的增加而提前;界面埋置长度的增加有利于其黏结滑移能量耗散。     

方钢管再生混凝土黏结滑移性能研究

考虑再生混凝土的强度等级,再生骨料替代率以及膨胀剂的掺量百分比等因素,制作了9根方钢管再生混凝短柱进行推出试验,得到并分析了各试件的荷载-滑移曲线关系,总结出了各种因素对方钢管再生混凝土黏结滑移性能影响规律,对工程应用有一定的借鉴意义。     

方钢管石灰石机制砂再生粗骨料混凝土黏结滑移本构模型

通过16根方钢管石灰石机制砂再生粗骨料混凝土试件推出试验,研究了机制砂再生粗骨料混凝土强度等级、石粉含量以及钢管宽厚比对方钢管石灰石机制砂再生粗骨料混凝土黏结性能的影响,结合试件自由端滑移曲线分析了黏结滑移发展过程与内在机理。对比了方钢管卵石机制砂再生粗骨料混凝土平均黏结强度,采用方钢管卵石机制砂再生粗骨料混凝土黏结滑移本构模型拟合得到了石灰石机制砂试件黏结滑移曲线,并与试验结果进行了对比验证。由于试件的黏结滑移性能受测点位置影响,通过引入位置函数,提出了能反映局部黏结滑移规律的黏结滑移本构模型。结果表明:方钢管石灰石机制砂再生粗骨料混凝土黏结滑移经历了胶结、滑移、摩阻力、后滑移4个阶段,且具有更高黏结强度; 对比本构模型得到的计算值与试验值并分析其误差发现,采用方钢管卵石机制砂再生粗骨料混凝土黏结滑移本构模型拟合的黏结强度及滑移值与试验值相对误差均小于5%,且标准差小于0.05,证明该本构模型具有较好适用性。     

掺锂渣再生粗骨料混凝土断裂能试验研究

为研究锂渣掺量、再生粗骨料取代率和初始缝高比对混凝土断裂能的影响，制作了144个掺锂渣再生混凝土三点弯曲梁试件，试验获得各组试件的荷载-跨中位移曲线，计算其断裂能进行分析。试验结果表明：混凝土中掺入锂渣没有改善混凝土断裂能的效果，再生粗骨料适量替代卵石可以提高混凝土断裂能，因此随再生粗骨料取代率增加混凝土断裂能先增大后减小。随初始缝高比的增大，掺锂渣再生粗骨料混凝土的断裂能逐渐减小。     

再生骨料不同取代率混凝土粘结性能研究

通过拔出试验,研究分析了再生混凝土粘结锚固性能随再生粗、细骨料取代率的变化规律。试验表明粗骨料再生混凝土的粘结性能要好于基准混凝土,同时得到了再生混凝土的再生粗骨料取代率的理想取值;掺入再生细骨料会降低再生混凝土的抗压强度和粘结强度,且降低幅度随着再生细骨料取代率的增加而增大。     

再生粗骨料对钢筋混凝土之间粘结性能的影响

研究再生混凝土与钢筋之间的粘结滑移性能,是再生混凝土推广应用的基础工作之一。通过拉拔试验,进行72个再生混凝土试件的拔出试验。基于试验结果,分析再生粗骨料取代率、钢筋的锚固长度、钢筋类型和钢筋直径对再生混凝土与钢筋之间的粘结性能的影响。得到随着再生粗骨料取代率的增加,再生混凝土与钢筋之间的相对粘结强度提高的结论。最后根据实测的荷载滑移曲线的结果,拟合出适用于再生混凝土与钢筋之间的粘结滑移本构关系表达式。     

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。     

再生混凝土与锈蚀钢筋间的粘结性能试验研究

为了探究再生混凝土结构的耐久性能,对5组不同钢筋锈蚀率(0~9%)的再生混凝土梁式试件进行加载试验。分析不同钢筋锈蚀率对再生混凝土梁式试件的钢筋应变、局部粘结应力、粘结滑移和极限粘结应力的影响。结果表明:钢筋锈蚀率大于3%时试件底部开始有细微锈胀裂缝出现;锈蚀率越大,荷载作用下钢筋应变沿锚固位置的变化曲线越平缓;局部粘结应力沿锚固段呈现出双峰分布,峰值主要集中在加载端和自由端附近;加载端附近位置滑移现象最先发生,远离加载端滑移现象延后;随着钢筋锈蚀率的增大,极限粘结强度先增加后降低,极限荷载下的滑移值增大。     

重复推出下钢管再生混凝土黏结-滑移性能影响因素

为研究钢管再生混凝土（RACFST）在原生混凝土强度等级、锈蚀率和膨胀剂掺量影响下的黏结-滑移性能，开展了重复推出试验，分析了荷载-滑移曲线、耗能能力、应变分布和各因素对RACFST峰值荷载的影响，并建立了黏结强度计算模型. 结果表明：混凝土奇数次推出时的耗能能力和钢管表面应变分布大于偶数次推出时；峰值荷载随着原生混凝土强度的提高而增大，随着锈蚀率和膨胀剂掺量的提高分别呈先增大后减小、先减小后增大趋势；基于Rational函数和Expdec1函数建立的黏结强度计算模型具有较高可靠性.     

钢筋与粉煤灰混凝土在冻融环境下的粘结锚固

通过对内贴应变片钢筋的直接拔出试验,分析冻融循环与粉煤灰掺量双重因素对直接拔出试件粘结性能的作用。试验结果表明,钢筋与粉煤灰混凝土的粘结强度随粉煤灰掺量的增加而降低;粉煤灰掺量一定时,粘结性能随冻融循环次数的增加而降低;当粉煤灰掺量较大,冻融作用对试件极限粘结强度的影响程度明显减小,拔出荷载沿锚固段均匀稳定地传递,钢筋自由端滑移量增大,证明掺入较多粉煤灰可在一定程度上减缓粘结试件的冻融损伤。     

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。     

加速锈蚀与持续荷载对钢筋混凝土粘结性能的影响

为了研究锈蚀钢筋与混凝土的粘结性能,选择了 15块粘结区段带裂缝的钢筋混凝土梁式试件,进行了电加速锈蚀与持续荷载两种工况共同作用下的试验研究.通过弯曲粘结试验观察了梁式试件的破坏形态,得到了锈蚀钢筋与混凝土的粘结强度值与粘结-滑移曲线.试验结果表明,电加速锈蚀与持续荷载的工况条件显著降低了钢筋混凝土间的粘结强度,且锈蚀率越高、持续荷载越大,粘结强度就越小.在弯曲粘结试验中,梁式试件加载端滑移普遍大于自由端滑移,且滑移量随着梁式试件的持载等级与纵筋锈蚀率的提高而增大.     

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.     

方钢管钢纤维再生混凝土短柱轴压性能试验研究

以钢纤维体积掺量和截面含钢率为主要变化参数,对23个方钢管钢纤维再生混凝土短柱和2个未掺加钢纤维的方钢管再生混凝土短柱试件进行了轴心受压试验。通过试验,观察了试件受力全过程和破坏形态,获取了荷载-位移曲线和荷载-应变曲线,并分析了钢纤维体积掺量、截面含钢率对其承载和变形性能的影响。结果表明:方钢管钢纤维再生混凝土短柱轴向受压破坏形态与方钢管普通混凝土构件相似,掺入钢纤维对其破坏形态几乎无影响;钢纤维的掺入对试件承载力的增益作用并不明显,当钢纤维体积掺量不超过1.5%时,试件轴压承载力较未掺加钢纤维构件有小幅提高,但当钢纤维体积掺量超过2%后,因钢纤维数量增多易出现分布不均匀而结团、混凝土界面薄弱区增多,试件承载力反而降低,且降幅随钢纤维体积掺量增大而增大;掺入钢纤维显著改善了试件延性,试件位移延性系数随钢纤维体积掺量的提高而增大;截面含钢率对试件承载性能影响明显,试件承载力和位移延性系数均随截面含钢率的增大而增大;为使试件既获得较高的承载力又具有良好的延性,建议钢纤维体积掺量取为1.0%～1.5%;利用基于统一强度理论提出的方钢管钢纤维再生混凝土短柱的轴压承载力计算公式所得结果与试验实测数据符合较好。