型钢再生混凝土长柱恢复力模型的试验研究

根据7个型钢再生混凝土长柱拟静力试验结果,通过理论分析和试验数据拟合,给出型钢再生混凝土长柱恢复力模型的特征参数的计算方法,提出"定点指向"三折线恢复力模型。研究结果表明:轴压比、配箍率、粗骨料取代率对构件的极限荷载与屈服荷载的比值影响较小,近似趋于定值0.8;极限荷载随着轴压比的增大而增大,延性随着粗骨料取代率和轴压比的增大而降低,随着配箍率的增大而提高;通过试验骨架曲线和计算骨架曲线的对比,二者比较吻合,能够比较全面地反映构件的实际受力性能,所提恢复力模型较为合理。     

再生粗骨料取代率对约束再生混凝土动态力学行为的影响

通过箍筋约束再生混凝土棱柱体动态力学性能试验,获取不同再生粗骨料取代率下约束再生混凝土单轴受压动态应力-应变关系全曲线|研究取代率对约束再生混凝土力学和变形性能的影响规律。不同再生粗骨料取代率、体积配箍率或应变率下约束再生混凝土应力-应变曲线形状无明显区别,曲线的上升段基本一致,而下降段差异较为明显。随着再生粗骨料取代率的增加或应变率的提高,下降段曲线随之变陡|箍筋约束在很大程度上可以改善再生混凝土的脆性,随着体积配箍率的提高,下降段曲线明显随之趋于平缓。再生粗骨料取代率对受压峰值应力和极限应变的影响规律不明显|随着再生粗骨料取代率、加载速率或箍筋约束的提高,约束再生混凝土受压峰值应变均随之增大。初步提出受压峰值应变的再生粗骨料取代率影响因子模型。根据初始弹性模量变化规律,提出不同取代率下约束再生混凝土受压初始弹性模量计算公式。     

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。     

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。     

动态单调荷载下约束再生混凝土单轴受压应力-应变全曲线方程

在MTS 815力学试验上,完成了81个箍筋约束再生混凝土短柱动态力学试验,分析约束再生混凝土在不同变率下的破坏特征。基于获得的应力-应变试验曲线,研究应变率效应、箍筋约束效应和再生粗骨料取代率对约束再生混凝土力学和变形性能的影响。根据应变率效应对约束再生混凝土力学和变形性能的影响规律,初步提出约束再生混凝土性能指标动态放大系数（DIF）模型。分析箍筋形式、箍筋间距、箍筋屈服强度和配箍率等因素对约束再生混凝土短柱力学行为的影响,初步提出约束再生混凝土性能指标约束放大系数（CIF）模型。分析表明,箍筋约束效应对再生混凝土的力学和变形性能有重要的影响,在很大程度上改善了再生混凝土的延性。研究再生粗骨料取代率对约束再生混凝土力学和变形性能的影响规律,提出取代率影响因子（RIF）模型。基于约束再生混凝土短柱动态试验数据分析,提出考虑应变率效应、箍筋约束效应和再生粗骨料取代率影响的约束再生混凝土应力-应变分析模型,定义受压应力-应变全曲线特征点参数,确定约束再生混凝土受压应力-应变全曲线方程。研究表明,应力-应变计算曲线和试验曲线吻合较好,验证了分析模型的合理性,为再生混凝土结构动力非线性分析和抗震优化设计提供研究基础。     

再生骨料混凝土配合比设计参数研究

通过再生骨料混凝土配合比试验,研究再生粗骨料材料性质对再生骨料混凝土配合比设计中水灰比、单方用水量和砂率等参数的影响;通过对试验结果的统计分析,建立了考虑再生骨料取代率影响的水胶比计算公式,考虑再生骨料吸水率和取代率影响的再生混凝土单方用水量计算公式,以及考虑再生骨料空隙率、取代率和表观密度影响的再生混凝土砂率计算公式。结果表明:再生骨料取代率、空隙率和吸水率对再生骨料混凝土配合比设计参数的影响较大;所得公式形式简单,反映了再生粗骨料的特点,提高了再生骨料混凝土配合比设计的精度,为再生混凝土配合比设计提供依据和参考。     

再生混凝土单轴受拉性能试验研究

通过5组再生混凝土棱柱体试件的单轴直接拉伸试验,探讨了相同有效水灰比之下,再生粗骨料取代率对再生混凝土抗拉强度与变形的影响规律.结果表明,随着再生粗骨料取代率从0增加到100%,再生混凝土的抗拉强度与受拉原点切线模量逐渐下降,而峰值拉应变呈略微增加趋势.在对试验数据进行统计回归的基础上,最后提出了包括受拉本构关系在内的再生混凝土受拉性能计算公式,该公式可在再生混凝土结构和构件的非线性分析中参考使用.     

再生混凝土的单轴压缩动态力学性能EI北大核心CSCD

利用再生粗骨料取代天然粗骨料制备再生混凝土,开展了单轴受压动态力学性能试验,研究了应变速率、再生骨料取代率对再生混凝土应力-应变曲线特征、弹性模量、抗压强度和峰值应变的影响.利用统计损伤模型分析了再生混凝土的细观损伤演化规律.结果表明:不同应变速率下再生混凝土的单轴压缩应力-应变全曲线具有相似性,随着应变速率的提高,其抗压强度、弹性模量呈增大趋势,峰值应变则逐渐减小;当取代率为100%时,再生混凝土表现出更显著的应变速率敏感特性;随着应变速率的提高,表征细观损伤非均质演化过程的特征参数呈现出明显规律性的变化,与微结构应变率效应机理、宏观非线性本构行为之间表现出良好的一致性.     

再生混凝土轴心抗压强度与变形性能试验研究

为了研究再生混凝土的轴心抗压强度与变形性能,利用压碎后的立方体试块作为再生粗骨料原料,配制了4种不同粗骨料替代率的再生混凝土,替代率从0~100%变化,共计12个棱柱体试块在电液伺服试验机上加载,观察了其破坏过程和破坏形态,并获取了其荷载-位移全过程曲线,并对各种骨料替代率再生混凝土的荷载-位移全过程曲线进行分析。结果表明:再生骨料混凝土与天然骨料混凝土的破坏过程和形态相似,随着再生粗骨料取代率的增加,再生混凝土的峰值应力和峰值应变分别呈现出二次函数和三次函数的关系。再生粗骨料取代率对再生混凝土的应力-应变全曲线有较大影响,随着再生粗骨料取代率的增加,再生混凝土的弹性模量逐渐变大,再生混凝土的延性和耗能总体上越来越好。随着再生粗骨料取代率的增加,无量纲化的应力-应变曲线上升段越来越陡,当再生粗骨料的取代率为100%时,无量纲化曲线下降段非常平缓,试件的后期变形性能非常良好。     

足尺再生混凝土柱小偏压受力性能试验研究

再生混凝土柱受压性能是再生混凝土框架抗震设计的关键。进行了3个足尺再生混凝土柱试件小偏心受压性能试验,采用单向重复加载。各试件纵筋及箍筋配筋相同,3个试件粗骨料取代率分别为0,50%,100%,细骨料为普通砂,粗骨料取代率0的试件为普通混凝土试件。分析了各试件的破坏形态、承载力、刚度、延性、混凝土应变、钢筋应变。研究表明:小偏心受压下,再生混凝土柱的损伤过程及破坏形态与普通混凝土柱类似,两个再生混凝土试件承载力与普通混凝土试件接近,刚度略小于普通混凝土试件,粗骨料取代率50%的试件延性较好,粗骨料取代率100%的试件延性与普通混凝土试件相当,可近似参照现行规范进行再生混凝土柱小偏心受压承载力设计。     

Cyclic behavior of full-scale reinforced high-strength recycled aggregate concrete columns

In order to expand the application of high-strength recycled concrete, five full-scale square high-strength recycled concrete columns (600 × 600 mm) were tested under the experimental axial compression ratio (ACR) of 0.54. The seismic behavior of reinforced high-strength recycled aggregate concrete columns under high ACR and the effects of recycled coarse aggregate (RCA) replacement ratio and ACR on the seismic behavior were analyzed. The results showed that the high-strength recycled concrete columns have potential to collapse-resistance capacity subjected to strong earthquakes. Under the similar concrete strengths, the mechanical properties of high-strength recycled aggregate concrete columns and ordinary concrete columns were comparable even under high ACR. As the ACR increased from 0.35 to 0.54, the bearing capacity increased by up to 12.6%, while the ductility decreased by up to 32.8%. The specimens with 100% RCA were more sensitive to ACR than those with 50% RCA. A four-fold restoring force model considering the effects of axial load, reinforcement ratio, shear span, and RCA replacement ratio was established, which was in good agreement with the experimental curves.     

再生混凝土骨料咬合模型修正及其参数分析

为分析再生混凝土中再生粗骨料咬合机制,基于Walraven提出的普通混凝土骨料咬合模型,提出了考虑再生粗骨料原始混凝土强度的再生混凝土骨料咬合修正模型。结合再生混凝土界面剪切试验结果,确定适用于再生混凝土的骨料咬合模型关键参数。理论分析结果与试验结果对比表明,修正的骨料咬合模型对于界面剪切作用的预测值较普通混凝土及再生混凝土的试验值均偏高,修正的骨料咬合模型较适用于对再生混凝土剪切作用的预测。在再生混凝土剪切作用理论计算中,需按实际裂缝开展情况对骨料咬合作用进行折减,折减系数取值范围为0.7~0.9。采用修正的再生骨料咬合模型及计算方法展开变参数分析发现,再生粗骨料性能对骨料咬合作用有重要影响,即再生粗骨料原始混凝土强度越高,旧砂浆含量越低,再生粗骨料咬合作用越强。     

CFRP加固钢筋再生混凝土梁的弯曲性能研究

为研究再生混凝土梁的弯曲性能,进行了钢筋再生混凝土梁及其经CFRP加固后的受弯性能试验研究,分析了再生粗骨料取代率和CFRP加固层数对再生混凝土梁受力性能的影响,比较了钢筋再生混凝土梁加固前后的挠度和裂缝扩展情况。试验结果表明：再生混凝土梁的变形能力和受弯承载力较普通混凝土梁没有明显降低,但其刚度和延性均有所降低,可通过CFRP加固提高其刚度和极限荷载,但不能改善其变形能力; CFRP加固层数对钢筋再生混凝土梁的开裂荷载、屈服荷载和极限荷载影响较大,其中极限荷载受加固层数影响最大。通过理论计算和有限元分析,建立了钢筋再生混凝土梁及其经CFRP加固后的受弯承载力计算式,理论计算结果与钢筋再生混凝土梁的试验结果符合较好。研究成果可为再生混凝土梁的工程应用提供参考依据。     

再生混凝土三向受压试验及强度准则

为了研究再生混凝土的三向受压力学性能,以强度等级、围压值和再生骨料取代率为变化参数,设计24个试件进行常规三向受压试验.试验观察了试件的破坏形态,获取了其峰值应力、峰值应变、应力-应变全过程曲线等重要数据,并提出了三向受压状态下再生混凝土的强度、弹性模量和峰值应变计算式.结果表明:三向受压状态下,再生混凝土表现为剪切型破坏;随着围压值的增大,再生混凝土的弹性模量、峰值应力及峰值应变均显著增大,并且峰点后的应力-应变曲线下降段较平缓,再生混凝土的延性提高.最后利用莫尔-库仑理论探讨了再生混凝土的破坏准则.     

Long term performance of recycled concrete beams with different water–cement ratio and recycled aggregate replacement rate

The purpose of this study is to reveal the service performance of recycled aggregate concrete (RAC) components for different values of water−cement ratio and replacement rate of recycled coarse aggregate (RCA). Generally, the concrete strength decreases with the increase of the replacement rate of RCA, in order to meet the strength requirements when changing the replacement rate of RCA, it is necessary to change the water−cement ratio at the same time. Therefore, the axial compressive strengths of prism with 25 mix proportions, the short-term mechanical properties and long-term deformation properties of reinforced concrete beams were tested respectively by changing water−cement ratio and RCA replacement rate. The bearing capacity and the strain nephogram of samples under different loads were obtained using the Digital Image Correlation (DIC) method, and a self-made gravity loading experimental device was used for long-term deformation investigation. Results showed that the damage pattern of RAC was the same as that of natural aggregate concrete (NAC), but the brittleness was more pronounced. The brittleness of concrete before failure can be reduced more effectively by adjusting the replacement rate of RCA than by adjusting the water−cement ratio. The water−cement ratio has an evident influence on the axial compressive strength and early creep of concrete, while the replacement rate of RCA has a remarkable effect on the long-term deformation of the concrete beams.     

回弹法检测再生混凝土抗压强度研究

针对再生粗骨料取代率分别为0％，30％，50％，70％和100％的150块再生混凝土试块，采用普通混凝土回弹仪进行了抗压强度检测试验研究。研究结果表明，回弹法可以用于再生混凝土抗压强度检测。通过采用多种回归模型进行比较分析，得到了再生混凝土统一测强曲线公式。定量分析表明，其测试精度满足混凝土质量控制要求。为反映再生粗骨料取代率的影响，文中还给出了按再生粗骨料取代率分类的测强曲线及回归方程。最后，对比了再生混凝土与普通混凝土全国统一曲线。结果表明，再生混凝土的表面硬度小于普通混凝土，但其随抗压强度增加的速度快于普通混凝土。     

再生粗骨料预处理及再生混凝土徐变试验研究

采用预湿法、净浆裹石法和掺硅灰净浆裹石法对再生粗骨料进行预处理,然后制备再生混凝土.研究不同再生粗骨料取代率(质量分数)和不同再生粗骨料预处理法对再生混凝土徐变性能的影响.以普通混凝土徐变预测模型(ACI209模型)为基础,考虑再生粗骨料取代率、预处理法的影响,提出了再生混凝土徐变预测模型(修正ACI209模型).结果表明:加荷150d时,再生粗骨料取代率50%,100%的再生混凝土总徐变度较普通混凝土分别增加19%和53%;3种预处理方法对减小再生混凝土的徐变变形均有明显效果,能使加荷150d的再生混凝土徐变度降低11%到24%.修正ACI209模型对再生混凝土徐变的预测效果良好.     

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.