天然与再生骨料混凝土水灰比统一定则(Ⅰ)--粗骨料强度的影响

研究了天然与再生粗骨料强度及水灰比对天然与再生骨料混凝土强度的影响。结果表明，混凝土强度不仅与水灰比密切相关，又与混凝土所用粗骨料强度(压碎指标)密切相关。得到了天然与再生骨料混凝土28d强度与灰水比、粗骨料压碎指标之间的鲍罗米统一公式，将实测值与计算值相比较后发现误差较小，表明在所用水泥品种和混凝土单位用水量相同的前提下，采用考虑粗骨料强度的鲍罗米统一公式来估计不同粗骨料混凝土的28d强度是有效的。若不考虑粗骨料对混凝土强度的影响，则混凝土28d强度与灰水比或净灰水比之间的相关性较差，其相关系数为0．93和0．86。     

考虑基体混凝土水灰比影响的再生粗(细)骨料混凝土徐变模型

对现有再生混凝土徐变试验数据的研究发现,源于不同强度混凝土的再生细骨料对再生混凝土徐变的影响差异较大,而现有模型未计入该差异的影响。因此,基于课题组前期已提出的再生粗、细骨料混凝土徐变模型,引入水灰比系数考虑用于制造再生骨料的废弃混凝土(基体混凝土)强度对残余水泥石物理性质的影响,提出了考虑基体混凝土水灰比影响的再生粗、细骨料混凝土徐变通用模型。基于现有试验结果,对所提出的再生粗、细骨料混凝土徐变模型及已有模型预测结果进行了对比分析。研究表明,修正后的徐变通用模型精度高于已有徐变预测模型,且离散性较低。通过系统参数分析,研究了在工程常见的参数范围内,基体与再生混凝土强度、取代率、再生细骨料吸水率以及环境相对湿度对徐变的影响。分析发现,基体混凝土强度、取代率、再生细骨料吸水率、环境相对湿度是影响再生混凝土徐变的关键参数。     

关于再生混凝土强度计算公式的试验研究

通过对再生混凝土配合比设计中的水灰比设计进行讨论,研究了不同强度再生骨料及水灰比对再生混凝土强度的影响.试验结果表明:再生混凝土强度与水灰比和再生骨料强度密切相关.得到的再生混凝土28 d强度与灰水比、粗骨料压碎值之间的鲍罗米统一公式表明,不同的粗骨料压碎值对骨料系数A的影响较小,与骨料系数B呈现出较好的线性相关性,将实测值与计算值相比较后发现,该公式比不考虑粗骨料压碎值对再生混凝土强度影响时得到的强度公式相关性好.     

碱骨料混凝土单轴抗压试验能量演化研究

碱骨料反应是混凝土损伤的重要原因之一。充分了解碱骨料混凝土的破坏机理及损伤描述有助于预防碱骨料混凝土建筑物可能发生的结构破坏。室内试验测量得到碱骨料混凝土各项物理指标后,根据其波速的下降幅度定义了损伤变量,并通过FDEM方法建立碱骨料混凝土单轴抗压下的破坏模型。模型可以准确地模拟碱骨料混凝土的损伤、破坏。根据数值模拟结果,碱骨料显著降低了混凝土中骨料与胶结物间界面的储能能力,这也大大降低了其整体强度。     

黏土砖再生粗骨料生态混凝土制备及微观性能研究

黏土砖再生粗骨料生态混凝土的制备工艺、结构以及性能与普通混凝土不同,黏土砖粗骨料由于破碎过程中产生裂隙较多,其强度比天然骨料低,强化后的骨料性能可满足制造生态混凝土的需要。本文研究了设计目标孔隙率、水胶比、骨料粒径等均会对黏土砖再生粗骨料混凝土的强度产生影响,结果表明,设计目标孔隙率影响最大,骨料粒径影响最小,在25%以上孔隙率要求下,优化混凝土配合比设计,可配制出强度大于5 MPa且具有较好施工性能的黏土砖再生粗骨料生态混凝土。     

不同母体的再生粗骨料对混凝土强度影响

回收再利用废弃混凝土会大大减少建筑垃圾填埋空间,同时能节省宝贵的自然资源.主要研究了不同母体的再生粗骨料对再生混凝土的强度影响,考虑了再生混凝土的不同母体来源及配制的目标强度.对再生粗骨料的磨耗性及坚固性测试表明:虽然再生骨料的质量损失率比天然粗骨料大,但仍然在规范规定的限值之内;不同母体的再生粗骨料对混凝土的强度影响...     

再生混凝土的用水量和强度试验研究

研究了利用简单破碎再生粗骨料、细骨料,颗粒整形再生粗骨料、细骨料及天然骨料所配制的几组混凝土的用水量和强度。结果表明,再生细骨料对混凝土的用水量和抗压强度影响显著,颗粒整形可以显著改善再生骨料的性能,其中颗粒整形再生粗骨料性能基本接近天然粗骨料,而简单破碎再生细骨料性能最差。随着水泥用量的增大,混凝土的抗压强度和劈拉强度均有所增大,其中再生骨料对混凝土抗压强度的影响程度有所减小,而对劈拉强度比的影响规律基本不变。与抗压强度截然相反,颗粒整形粗骨料棱角少且表面光滑,因此,混凝土的劈拉强度比简单破碎的粗骨料低。     

考虑基体混凝土抗压强度影响的再生粗(细)骨料混凝土干燥收缩模型

对已有研究中再生混凝土干燥收缩试验结果进行分析,发现再生细骨料对再生混凝土干燥收缩的影响随着基体混凝土强度的增大而降低,然而现有再生细骨料混凝土干燥收缩模型均未考虑基体混凝土强度的影响,这会高估采用源于高强混凝土的再生细骨料配制的再生混凝土的干燥收缩变形。基于现有试验结果,引入基体混凝土抗压强度影响系数,对课题组前期提出的再生细骨料混凝土干燥收缩模型进行修正,所提出的修正模型对再生混凝土干燥收缩性能预测结果相对现有其他模型预测结果离散性更小、精度更高,线性回归系数为1.009,判定系数为0.841。在工程常见参数范围内,采用修正模型进行了系统的参数分析,以研究基体/再生混凝土强度、砂率、再生粗/细骨料取代率、再生粗/细骨料吸水率和环境相对湿度等参数对再生混凝土干燥收缩的影响。分析结果表明,再生细骨料取代率的影响随再生粗骨料取代率的增大而降低,但影响依然显著;随着基体混凝土抗压强度的提高,再生骨料对混凝土干燥收缩的影响显著降低,设计中需考虑该因素的影响。     

轻骨料混凝土耐磨性影响因素的研究

采用正交设计的方法,研究水灰比、骨料粒径和浆骨比这三种因素对轻骨料混凝土强度和耐磨性的影响规律。在此基础上,进一步研究了粉煤灰、含气量对轻骨料混凝土强度和耐磨性的影响。试验结果表明:水灰比是影响轻骨料混凝土强度的最主要因素,骨料粒径是影响耐磨性的最主要因素。粉煤灰掺量在10%~15%,轻骨料混凝土的后期(56d)强度和耐磨性明显提高。含气量大于4.4%时,轻骨料混凝土抗压强度明显下降;含气量大于3.3%后,耐磨性明显下降。     

方形薄壁钢管轻骨料混凝土短柱的承载力

采用双剪统一强度理论,综合考虑方形薄壁钢管的局部屈曲效应以及轻骨料混凝土与普通混凝土多轴强度准则差异的影响,推导出了方形薄壁钢管轻骨料混凝土轴压短柱的极限承载力计算公式,同时分析了拉压比、材料强度参数、宽厚比和混凝土强度对极限承载力的影响。结果表明:该计算结果与文献试验结果吻合良好,验证了公式的合理性;该结果为方形薄壁钢管轻骨料混凝土轴压短柱的承载力分析计算提供了理论依据,具有工程参考价值。     

Experimental research on whole stress-strain curves of coralaggregate seawater concrete under uniaxial compression

采用等应力循环加卸载法和等应变单调加载法，对棱柱体试件进行单轴受压试验获得全珊瑚海水混凝土的应力-应变全曲线，并对两种加载方法进行对比分析。试验结果表明：全珊瑚海水混凝土裂纹贯穿珊瑚骨料继续发展，单轴受压试件的破坏为脆性破坏，典型破坏状态主要为劈裂破坏，其主斜裂缝的倾角 θ 在65°~70°之间；残余应力与峰值应力的比值在0.292~0.525之间，说明全珊瑚海水混凝土破坏后仍具有较高的残余强度，破坏后强度逐步降低，具有一定的延性；不同强度等级全珊瑚海水混凝土的应力-应变全曲线的上升段趋势基本相似，但是随着强度等级提高，下降段的下降趋势越陡，破坏程度越剧烈；在相同强度等级下，全珊瑚海水混凝土比普通混凝土和轻集料混凝土的脆性更强。      

不同侧向应力作用下轻骨料混凝土力学性能研究

从轻骨料混凝土双轴受力状态和粘结性能2个角度出发,研究不同侧向应力作用下轻骨料混凝土的力学性能。结果表明:双轴压-压工况下,侧向应力较大或较小时,试件呈现劈裂或剪切破坏形态,峰值应变绝对值随侧向应力增加而减小;双轴拉-压工况下,无论侧向应力为何值,试件均呈现劈拉破坏形态,峰值应变随侧向压力增加而减小;粘结滑移曲线在不同侧向拉力时,升高段和降低段呈现非同种特性,平均粘结强度随侧向拉力均值的增加而降低。基于Kupfer提出轻骨料混凝土双轴力学性能新破坏准则,可以良好描述轻骨料混凝土在侧向应力作用下的破坏规律。     

多轴受力状态下再生混凝土的破坏准则及应力-应变本构关系研究

以再生粗骨料取代率、侧向围压值、时间龄期、再生骨料来源和混凝土强度等级为变化参数,设计68个试件进行三轴受压试验研究,观察了三轴受压状态下再生混凝土的破坏形态,揭示了其破坏机理,获取了三轴受压时的应力-应变全过程曲线、峰值应力、峰值应变、弹性模量等特征点参数。研究结果表明：随着围压值的增大,再生混凝土的破坏形态由垂直劈裂转变为斜向劈裂破坏,且与斜向劈裂面相交的粗骨料被剪断;单轴受压和侧向围压值σw≤9MPa时,再生混凝土发生脆性破坏;围压值σw≥12MPa时,再生混凝土为塑性状态破坏。最后,基于试验分析和普通混凝土的强度理论,分别采用莫尔-库仑破坏准则、π平面剪应力破坏准则以及Rendulic平面上的应力破坏准则从宏观的角度对再生混凝土材料的强度准则进行深入分析,并探讨了多轴应力状态下再生混凝土的应力-应变本构方程。研究结果可供再生混凝土的进一步研究和推广应用提供参考。     

再生混凝土压-剪应力下受力性能与破坏准则

为了研究再生混凝土在压剪复合受力下的力学性能,利用真三轴试验机对30组再生混凝土立方体试件分别进行了直接剪切和压剪性能试验,对比了试件破坏形态的差异,分析了再生粗骨料取代率、水灰比及压应力比对剪切强度的影响,选用不同破坏准则对压剪复合作用下的强度进行了分析。结果表明：再生混凝土直剪及压剪复合受力破坏形态与普通混凝土相似,直剪强度随再生粗骨料取代率增大而减小,随水灰比增大而减小;压剪复合受力状态下,再生混凝土的极限剪应力随着压应力比的增大呈增幅逐渐减小的增大趋势;通过方差计算,定量分析了压应力比和再生粗骨料取代率两个因素对压剪复合应力下再生混凝土立方体试件剪切强度的影响程度,发现压应力比对剪切强度的影响更明显。选用不同强度准则对试验数据进行分析,得出基于八面体应力空间的破坏准则与试验结果吻合程度最高,且随着再生粗骨料取代率的增加,该准则的精度也逐渐提高。     

再生混凝土基本力学性能研究(Ⅰ)——单轴受压性能

对再生混凝土的单轴受压性能进行了系统的试验研究及分析,主要包括再生混凝土棱柱体抗压强度与立方体抗压强度的关系、圆柱体抗压强度与立方体抗压强度的关系、应力-应变全曲线、峰值应变、极限应变、弹性模量以及泊松比等.结果表明,再生混凝土的极限应变和泊松比与普通混凝土相比差别不大,但其他性能与普通混凝土相比存在较大差异,主要表现为峰值应变增加、弹性模量降低和脆性增加.进一步探讨了普通混凝土各基本力学性能指标间的关系对再生混凝土的适用性,提出了再生混凝土各性能指标的关系式.     

Research on mechanical behavior of recycled aggregate concrete after high temperatures

以历经最高温度、再生粗骨料取代率、粗骨料类型、混凝土强度为变化参数,设计和制作了168个再生混凝土标准棱柱体试件,对其进行高温后的物理及力学性能试验。试验中观察了高温后试件的表观变化及其受力破坏形态,获取了再生混凝土的高温烧失率以及各试件的轴心受压全过程应力-应变曲线,通过分析各变化参数对历经高温后再生混凝土的物理及力学性能的影响规律,根据最高受火温度和质量烧失率分别提出高温后再生混凝土轴心抗压强度评估公式。结果表明：随着温度的提高,高温后再生混凝土由青灰色变为棕灰色,最后呈灰白色,出现温度裂缝及剥落现象;烧失率随着温度的提高、取代率的增大和强度的降低而显著增大;温度对高温后再生混凝土破坏形态及力学性能的影响最大,温度越高,其轴心受压破坏时的裂缝带越宽,破坏程度越严重;随着温度的升高,其弹性模量的衰减程度要比峰值应力的大;相比卵石骨料再生混凝土,高温对碎石骨料再生混凝土力学性能的影响更为显著;混凝土强度和再生粗骨料取代率变化对高温后再生混凝土的力学性能无明显影响。基于试验结果提出的高温后再生混凝土轴心抗压强度的评估计算结果与实测结果吻合较好。     

一个针对轻骨料混凝土的四参数多轴强度准则

通过对轻骨料混凝土多轴应力状态下的破坏特征分析,发现轻骨料混凝土的空间破坏面与静水应力轴有两个交点,这与普通混凝土破坏面为开口的结论是截然不同的,因此那些针对普通混凝土建立起来的强度准则直接应用于轻骨料混凝土是行不通的。本文建立的轻骨料混凝土多轴强度准则,偏平面上的破坏包络线采用Wil-lam-Warnke模型在偏平面上的椭圆曲线,受拉和受压子午线采用二次抛物线形式,并利用四个参数来建立其方程。可以采用两种方法来确定这四个参数,并通过试验结果比较了这两种方法的优缺点。     

高温后钢材及再生混凝土的力学性能试验研究

为了研究高温后钢材及再生混凝土的力学性能,设计了再生粗骨料取代率为100%的再生混凝土立方体试块并加工了钢材标准试件,对其进行常温、200~800℃(级差为100℃)的模拟火灾高温后的受力性能试验,细致观察了高温后再生混凝土、钢材的表观变化,获取了高温后再生混凝土的破坏形态和强度、钢材的屈服及极限强度等力学性能指标;分析火灾温度对钢材及再生混凝土剩余强度的影响,并提出高温后再生混凝土的剩余强度计算式。研究结果表明:随着温度的升高,钢材的屈服强度呈先上升后下降的变化趋势,极限强度在600℃以下时变化不大,在600℃以上则显著降低;随着温度的升高,其抗压强度逐渐降低。     

不同侧压下再生混凝土与钢筋间黏结性能试验研究与理论分析

为研究不同侧压下再生混凝土与钢筋间的黏结 滑移性能,以再生粗骨料取代率、水灰比、侧向压力比为参数,完成了144个再生混凝土试件在单向、双向侧压作用下的钢筋中心拉拔试验,观察了再生混凝土试件的破坏形态,分析了上述参数变化对黏结强度、峰值滑移的影响;基于再生混凝土多轴破坏准则,推导了不同侧压作用下再生混凝土-钢筋的黏结强度理论模型及其简化公式。研究结果表明：再生混凝土中心拉拔试件的破坏形态与侧压力比明显相关,双向侧压力比较大时,试件破坏形态与单向侧压时破坏形态相似,当双向侧压力接近时,双向均有裂缝;黏结强度与峰值滑移随侧压力比的增大,整体呈现增加趋势;基于再生混凝土多轴强度理论的黏结强度计算值与实测值较为吻合,其简化计算公式能较好地预测不同侧压力下再生混凝土与钢筋间的黏结强度。     

冻融循环后轻骨料混凝土双轴拉(劈拉)压强度试验和破坏准则研究

进行海水中不同冻融循环次数后轻骨料混凝土双轴拉(劈拉)压状态下的强度试验,考察试件的破坏形态和表面裂缝的走向特征。根据试验结果分析双轴拉压状态下的极限抗压、劈拉强度随冻融循环次数和应力比的变化规律。并在此基础上,建立不同冻融循环次数后主应力空间的破坏准则和考虑冻融循环影响的八面体应力空间的统一破坏准则,为寒冷海洋环境条件下轻骨料混凝土结构在经受拉压组合荷载作用时的强度分析提供试验和理论依据。