自密实再生混合混凝土的单轴受压试验研究

将高强度等级的自密实新混凝土和低强度等级的废旧混凝土块体混合浇筑,制作了8个300 mm×300 mm×300 mm立方体试件和8个300 mm×300 mm×600 mm棱柱体试件,对其进行了单轴受压试验,研究了废旧混凝土块体取代率(0、20%、30%和40%)和试件形状(立方体和棱柱体)对自密实再生混合混凝土受压性能的影响。研究表明:自密实再生混合混凝土中废旧混凝土块体与新混凝土的界面并非是明显的薄弱部位;随着废旧混凝土块体取代率的增大,自密实再生混合混凝土的组合抗压强度和弹性模量都逐渐降低,废旧混凝土块体取代率对组合抗压强度的影响相比弹性模量更为显著;当荷载比小于0.8时,自密实再生混合混凝土泊松比随荷载比的增长速度与新混凝土相差不大;当荷载比位于0.8~0.9区间时,前者泊松比随荷载比的增长速度明显快于后者。并在试验结果的基础上,提出了自密实再生混合混凝土组合抗压强度、弹性模量和峰值应变的计算方法。     

形状和取代率对再生混合混凝土抗压性能的影响

为了研究由废弃混凝土块体和新混凝土组成的再生混合混凝土的抗压性能,对立方体、棱柱体和圆柱体试件进行了单轴抗压试验,考察了废弃混凝土块体取代率对再生混合混凝土抗压强度和破坏形态的影响,建立了不同形状试件之间的抗压强度转换关系。3种不同形状试件的废弃混凝土块体取代率分别为0、10%、20%、30%。基于试验数据,得到了拟合公式,可用于计算再生混合混凝土圆柱体和棱柱体试件的抗压强度。结果表明:(1)当取代率在0~30%之间时,废弃混凝土块体的取代率对再生混合混凝土的破坏形态影响不大;(2)在废弃混凝土块体抗压强度大于新混凝土的情况下,随着废弃混凝土块体取代率的增加,再生混合混凝土的立方体抗压强度、棱柱体抗压强度、圆柱体抗压强度均呈现增大的趋势,但是增大的幅度不同;(3)得到了再生混合混凝土棱柱体、圆柱体抗压强度预测公式,基于该公式的计算结果与试验数据吻合良好。     

压型钢板再生混合混凝土组合楼板受力性能试验研究

通过对15个压型钢板再生混合混凝土组合楼板试件（9个无栓钉试件,6个有栓钉试件）的受力性能试验,研究废旧混凝土块体取代率、剪跨、板厚、栓钉布置方式等参数对试件纵向受剪性能和受弯性能的影响;基于新、旧混凝土的组合强度,确定了试件纵向受剪承载力的计算系数,考察了相关公式预测试件受弯承载力的有效性。研究表明：废旧混凝土块体取代率为21%~36%时,无栓钉压型钢板再生混合混凝土组合楼板的纵向受剪承载力相比全现浇组合楼板偏差-13.1%~11.7%,但未呈现出随取代率的单调变化规律;废旧混凝土块体取代率为11%~31%时,有栓钉压型钢板再生混合混凝土组合楼板的初始刚度与全现浇组合楼板基本相同,同时前者具有不低于后者的受弯承载能力;参照CECS 273-2010《组合楼板设计与施工规范》中相关公式,预测了压型钢板再生混合混凝土组合楼板的受弯承载力,其结果具有不低于全现浇组合楼板的设计安全性。     

再生混凝土徐变试验与预测模型研究

通过对再生粗骨料取代率分别为0%、50%、100%的再生混凝土试件进行收缩和徐变试验,研究了再生粗骨料取代率对再生混凝土(RAC)徐变的影响。研究表明:再生混凝土的徐变变化规律与普通混凝土相似,持荷60d时RAC-50%、RAC-100%试件的徐变系数较普通混凝土(NAC)试件分别增加26%、45%,徐变值随再生粗骨料取代率的增加而增加。同时,在普通混凝土、RAC-50%和RAC-100%试件徐变试验结果的基础上,基于ACI209R徐变预测模型,建立了考虑再生粗骨料取代率影响的修正模型,该模型能较好地预测高应力水平下的再生混凝土的徐变,计算精度满足要求。     

废弃纤维再生混凝土受压徐变及预测模型

为研究再生粗骨料替代率、废弃纤维体积掺入量对废弃纤维再生混凝土受压徐变破坏时间、徐变变形和徐变度的影响规律,对普通混凝土、再生混凝土和废弃纤维再生混凝土试件在实验室条件下进行了85%、90%和95%应力水平的徐变试验。试验结果表明：随着再生粗骨料替代率的增加,徐变破坏的时间缩短、徐变变形及徐变度增大;随着废弃纤维体积掺入量的增加,徐变变形及徐变度减小,徐变破坏时间增加。废弃纤维的加入能有效缓解再生混凝土受压徐变的破坏程度。在考虑再生粗骨料替代率及废弃纤维体积掺入量的基础上,对ACI209R徐变预测模型进行修正,模型预测结果与试验值吻合较好。     

GFRP增强方钢管再生块体混凝土柱的受剪性能试验研究

对再生块体混凝土构件施加外部约束是提高其受力性能的有效途径,通过13根方钢管再生块体混凝土柱试件与10根GFRP增强方钢管再生块体混凝土柱试件的受剪性能试验,考察了废旧混凝土块体取代率、剪跨比、轴压比及环向GFRP层数等参数对试件横向剪力-变形曲线与受剪承载力的影响,检验了采用现有设计公式预测试件受剪承载力的有效性。研究表明:方钢管再生块体混凝土柱及GFRP增强方钢管再生块体混凝土柱的受剪性能受剪跨比和轴压比的影响较大,其横向剪力-变形曲线随上述两参数变化呈现3种典型形态;当废旧混凝土块体取代率低于35%且新、旧混凝土强度差不超过15 MPa时,再生块体对柱受剪性能的影响总体较小;剪跨比不大于0.5时环向粘贴单层GFRP布对柱受剪承载力的提升无明显效果,而双层GFRP布可小幅提高柱的受剪承载力;相比现有钢管混凝土柱受剪承载力计算公式,所提计算式可较好地预测方钢管及GFRP增强方钢管再生块体混凝土柱的受剪承载力。     

再生混凝土强度试验正交分析

为确定再生混凝土强度的主要影响因素,以废旧混凝土为再生骨料,制作成强度达到C30和C40的再生混凝土的试件,进行强度正交分析试验。再生骨料的取代率分别为30%,50%和70%三个指标,再加入另外两个因素,外加剂含量及砂率。对试件进行抗压试验,试验结果表明:当再生骨料取代率为30%时,强度略大于其他两种取代率,对再生混凝土的强度有着主要的影响;其次,外加剂的含量为第二因素。当再生混凝土取代率在30%,外加剂含量在1.3%～1.5%时会使强度达到最大。     

配筋再生混凝土棱柱体徐变试验研究

再生混凝土的徐变是工程中亟待解决的基础问题,而目前对于配筋再生混凝土棱柱体徐变的试验研究鲜见报道。为此,对11个配筋再生混凝土棱柱体试件进行长期轴压荷载下的徐变试验,变化参数包括再生粗骨料取代率、再生细骨料取代率和应力比。对比分析了不同设计参数配筋再生混凝土棱柱体的初始应变、徐变应变及变化参数对其长期轴压荷载下徐变的影响。结果表明：再生粗、细骨料的掺入会增大配筋再生混凝土棱柱体的徐变,其中再生细骨料对徐变的影响相对明显;应力比对其初始应变影响较大,较高应力比下配筋再生混凝土棱柱体的徐变应变明显增大;配筋再生混凝土棱柱体徐变过程中截面纵筋与混凝土的应力重分布,钢筋所承担应力的比例增加,其徐变有所减小。基于试验结果,给出了配筋再生混凝土棱柱体在长期轴压荷载下变形计算的实用公式,计算结果与实测变形符合较好。     

再生混凝土徐变试验及老砂浆影响机理研究

通过改变再生粗骨料取代率(0%、50%、100%),对再生混凝土的徐变性能进行试验研究,并在此基础上,针对再生混凝土徐变高、离散性大的特点,采用分相研究的方法对再生混凝土徐变过程中天然骨料、老砂浆和新砂浆的相互作用机制进行研究,从而揭示了再生混凝土的徐变机理,建立了反映老砂浆影响机理的再生混凝土徐变预测模型.结果表明:再生混凝土的徐变度随着再生粗骨料取代率的增加而增加;老砂浆的徐变及其含量对再生混凝土的徐变具有较大影响,降低再生混凝土中老砂浆的徐变和含量是实现再生混凝土低徐变的有效途径;模型预测值与试验值的对比表明,所建立的预测模型可以较好地预测再生混凝土的徐变.     

再生粗骨料混凝土压缩徐变特性的研究

通过对再生粗骨料取代率为0%、50%、100%的混凝土试件进行徐变试验,研究再生粗骨料混凝土的徐变特性。结果表明:再生粗骨料混凝土的基本徐变和总徐变都随再生粗骨料取代率增大而增大,并且再生粗骨料取代率对再生粗骨料混凝土总徐变的影响大于对基本徐变的影响。基于试验结果,分析了徐变过程中的再生粗骨料、新砂浆、旧砂浆的相互作用机理,引入了新砂浆、旧砂浆与再生粗骨料混凝土徐变的关系计算模型,即修正的Neville徐变模型。利用该模型,计算了旧砂浆在再生粗骨料混凝土基本徐变和总徐变过程中的徐变量。基于ANSYS软件,建立了再生粗骨料混凝土的二维随机凸集料模型,以验证修正的Neville徐变计算模型的可靠性,并采用该有限元模型,分析再生粗骨料随机分布对再生粗骨料混凝土徐变的影响。最后,基于提出的修正Neville模型,建立了能够计算旧砂浆徐变、反映旧砂浆含量和性能的再生粗骨料混凝土徐变预测模型。     

再生骨料混凝土徐变性能试验研究

采用废弃混凝土为再生粗骨料,以不同的取代率配制再生骨料混凝土。研究不同配制方法、再生骨料取代率、粉煤灰掺量对再生骨料混凝土徐变性能的影响。结果表明:持荷时间为150 d时,再生粗骨料取代率为50%、70%和100%的再生骨料混凝土总徐变度较普通混凝土的分别增加18.5%、47.7%和52.7%;预湿法、净浆裹石法、掺入硅灰的净浆裹石法等3种配制方法对减小再生骨料混凝土的徐变变形均有明显效果,持荷时间为150 d时,能使再生骨料混凝土徐变变形降低10%~25%;适量掺入粉煤灰可有效改善再生骨料混凝土的徐变性能,对于持荷时间为360 d的总徐变度,混凝土试件在粉煤灰掺量为40%时最小,比未掺粉煤灰的再生混凝土降低了14.6%。     

薄壁U形外包钢再生混合梁受弯性能试验研究

对8个含有废弃混凝土块体的薄壁U形外包钢再生混合梁及4个全现浇组合梁进行受弯试验,研究废弃混凝土块体取代率、U形外包钢壁厚、梁底纵筋配筋率等参数对试件受弯性能的影响,给出试件受弯承载力的简便计算式,在总用钢量基本一致的情况下对比薄壁U形外包钢再生混合梁和常规钢筋混凝土梁的受弯承载能力。结果表明:废弃混凝土块体取代率在0~40%之间变化对薄壁U形外包钢再生混合梁的初始刚度、延性、受弯承载力、U形外包钢与内部混凝土之间的相对滑移、应变发展特征无明显影响;为提高薄壁U形外包钢再生混合梁的受弯承载力,增配梁底纵筋比增加外包钢壁厚更为经济有效,同时梁底纵筋还使试件的屈服前刚度有所提高;梁底配置纵向钢筋可显著减小U形外包钢与混凝土之间的相对滑移,此时梁端截面为相对滑移最小截面;根据塑性理论给出的计算式可较好地预测薄壁U形外包钢再生混合梁的受弯承载力,在总用钢量基本相同的情况下该类构件具有与常规钢筋混凝土梁几乎相当的受弯承载力。     

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...     

再生粗骨料混凝土基本徐变试验及再生粗骨料混凝土徐变的二维随机凸骨料计算模型研究

以再生粗骨料取代率为参数,进行了再生混凝土基本徐变试验。试验结果表明,再生混凝土基本徐变度随再生粗骨料取代率的增加而增加。在试验研究的基础上,采用ANSYS软件建立了再生混凝土二维随机凸骨料徐变计算模型,并对再生粗骨料混凝土的徐变进行了计算,计算结果表明,该模型可以较好的计算再生混凝土的徐变。在此基础上,采用再生混凝土二维随机凸骨料徐变计算模型研究了再生粗骨料和老砂浆的随机分布,再生粗骨料的级配,天然骨料和老砂浆的含量、力学性能和徐变性能等因素对再生混凝土徐变的影响。研究结果表明,再生混凝土中老砂浆的含量、老砂浆的徐变和再生粗骨料的级配对再生混凝土徐变具有较大影响,老砂浆的弹性模量对再生混凝土的徐变具有不利影响,再生粗骨料和老砂浆的随机分布、天然粗骨料弹性模量对再生混凝土徐变影响较小。     

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。     

再生混凝土基本力学性能试验及应力应变本构关系

以设计强度为C30的废弃混凝土为再生粗骨料制备再生混凝土试件,其中66个标准棱柱体试件和33个150 mm×150 mm×550 mm棱柱体试件,分别进行棱柱体抗压强度、抗折强度、弹性模量及泊松比试验,研究了不同再生粗骨料取代率下再生混凝土的基本物理力学性能,提出了再生混凝土应力-应变本构方程.结果表明:随着再生粗骨料取代率的增加,标准龄期再生混凝土棱柱体抗压强度略有提高,其应力-应变全过程曲线的形状与普通混凝土相似,在曲线的上升段,再生粗骨料混凝土的曲线与天然骨料混凝土基本重合,但在下降段,则再生混凝土的曲线变得更为陡峭;标准龄期的同批次再生混凝土抗折强度与棱柱体抗压强度的比值约为0.12,棱柱体抗压强度与其立方体抗压强度的平均比值为0.87;再生粗骨料取代率对再生混凝土的强度指标影响不大,各种取代率再生混凝土的抗折强度和棱柱体抗压强度与天然骨料混凝土实测值接近;对同批次静置2 a的长龄期再生混凝土所测棱柱体抗压强度较标准龄期实测值有较大幅度提高,增大值为16.87％;长龄期再生混凝土的弹性模量较普通混凝土有较大提升,但泊松比的变化不明显,其值相对稳定,且在高取代率时其泊松比数值比普通混凝土有所降低.     

钢管再生混合混凝土徐变性能试验研究

为研究加载龄期对钢管再生混合混凝土徐变性能的影响,开展了12组试件的徐变试验,得到了不同加载龄期下的徐变系数-持荷时间和徐变应变-持荷时间曲线。分析了徐变系数的变化规律和不同算法预测试件徐变应变的有效性。研究结果表明：无论是钢管混凝土试件还是钢管再生混合混凝土试件,加载龄期越早,徐变系数越大,加载龄期对钢管再生混合混凝土试件徐变系数的影响较钢管混凝土试件小;加载龄期相同时,钢管再生混合混凝土试件的徐变系数较钢管混凝土柱的小,加载龄期越晚,两者相差越小。提出了基于Counto模型的龄期调整的有效模量法预测试件的徐变应变,计算结果与试验结果总体吻合良好。     

再生混凝土基本物理力学性能试验研究

研究再生混凝土强度等级、再生粗骨料取代率对混凝土立方体抗压强度及劈裂强度的影响,揭示再生混凝土立方体抗压强度随龄期的变化规律,制备了多组不同不同龄期（7d、14d、28d、60d）、不同再生混凝土强度等级（C35、C40、C45）、不同再生粗骨料取代率（30％、50％、70％、100％）的立方体试件。试验结果表明：再生混凝土立方体抗压强度及劈裂抗拉强度均与再生粗骨料取代率关系明显,随取代率的增加而降低,与再生混凝土强度等级关系不明显;再生混凝土抗压强度随着龄期的增长而增大,但28d之前增长速度较快。通过对试验数据分析,再生混凝土的拉压比随取代率的增加而下降,拉压比普遍低于普通混凝土。     

早龄期再生块体混凝土抗压性能试验研究

分别探讨了龄期和不同取代率对再生块体混凝土抗压性能的影响，其中包括立方体抗压强度、圆柱体抗压强度、弹性模量和应力-应变曲线。结果表明：当再生块体取代率不高于30%时，不同龄期下立方体、圆柱体试件抗压强度均随再生块体取代率增大而提高。特别是当龄期为1 d时，最大增长幅度达到79%。此外，再生块体的掺入也能提高早龄期弹性模量。基于试验结果，得到了再生块体混凝土早龄期抗压强度的预测式。最后，通过研究再生块体混凝土微观结构随龄期增长的发展情况可知，再生块体旧水泥石-骨料界面过渡区是再生块体混凝土的最薄弱环节。     

再生混凝土力学性能规律试验研究

通过13组78块试件测得再生混凝土在不同服役年限不同粗骨料取代率下的应力-应变上升段曲线,分析了服役年限和取代率对RAC破坏形态、抗压强度、弹性模量和峰值应变的影响。研究结果表明:RAC的应力-应变曲线上升段与普通混凝土基本一致,而且破坏过程基本相同,立方体破坏最终呈正倒连接的四角锥形态,棱柱体破坏裂缝与竖直方向的夹角为15°~26°。但是RAC的弹性模量基本小于普通混凝土,取代率为70%时RAC的峰值应变明显小于其他取代率的RAC。