再生混凝土的强度研究

国内外学者对再生骨料和再生混凝土的各项性能进行了研究,以充分利用废弃混凝土这一再生资源。通过查阅大量相关文献,本文对再生骨料及再生混凝土的强度进行了总结,讨论了影响再生混凝土强度的因素和对提高再生混凝土强度提出了一些建议。     

GFRP管型钢再生混凝土组合柱轴压性能试验及数值分析

为研究玻璃纤维(GFRP)管型钢再生混凝土组合柱的轴心受压性能,进行了11根GFRP管型钢再生混凝土组合柱轴压试验研究,重点分析了组合柱的破坏形态和荷载-位移曲线等。在此基础上,利用ABAQUS有限元软件对轴压荷载作用下GFRP管型钢再生混凝土组合柱的受力性能进行有限元分析,确定GFRP管、型钢以及再生混凝土的本构模型,建立组合柱有限元模型,获取该组合柱的破坏形态及应力云图,并验证数值模拟结果的合理性,主要分析设计参数对组合柱轴压性能的影响。结果表明:计算荷载-变形曲线与试验结果良好吻合,建立的有限元模型可用于模拟GFRP管型钢再生混凝土组合柱轴压性能。组合柱的轴压承载力随着再生骨料取代率和组合柱长细比的增大而逐渐降低,而随着配钢率和再生混凝土强度的增大而增大;增大配钢率对于提高组合柱的变形能力是有利的;此外,GFRP管型钢再生混凝土组合柱具有承载力高的优势,研究结果可为该新型组合柱的工程应用提供技术支持。     

钢与再生混凝土组合结构及构件的研究进展

为了实现我国可持续发展的战略目标,针对目前在城镇化以及旧建筑物拆除重建过程中产生的大量建筑垃圾,以及地震灾后重建,对钢与再生混凝土组合结构及构件开展研究很有意义。通过对最新再生混凝土组合构件及结构的国内外研究现状和进展进行了评述,总结了钢管再生混凝土柱的受力性能、再生混凝土组合构件及结构的力学性能、钢管再生混凝土组合构件及结构的抗震性能等方面的最新研究成果,并对研究与实际应用中需要解决的问题进行了探讨。     

两跨连续钢-再生混凝土组合板长期性能与预测

为量化掺入再生粗骨料对两跨连续钢-再生混凝土组合板长期性能的影响并提出相应的设计方法,综合考虑混凝土非均匀收缩、徐变及开裂的影响,采用ABAQUS软件建立组合板长期性能有限元模型,并利用现有长期性能试验数据验证有限元模型的可靠性;进行有限元参数分析,量化再生粗骨料取代率等因素对两跨连续钢-再生混凝土组合板长期性能的影响;进而提出两跨连续钢-再生混凝土组合板长期性能设计方法,并对设计方法的可靠性进行评价。研究结果表明：所建立的有限元模型可有效预测两跨连续钢-再生混凝土组合板的长期性能,预测值与试验值相差在10%以内;再生粗骨料取代率对两跨连续组合板长期性能影响显著,再生粗骨料取代率分别取50%和100%时,组合板长期中支座负弯矩与跨中挠度分别增加7%与12%、21%与42%;考虑混凝土非均匀收缩变形影响的长期性能设计方法可有效预测两跨连续组合板的长期负弯矩作用范围、中支座负弯矩、裂缝宽度及跨中挠度,预测值与试验值最大相差15.3%。     

基于正交试验和有限元模拟的圆钢管再生混凝土柱力学性能敏感因素分析

应我国可持续发展战略的要求,圆钢管再生混凝土得到了广泛的应用。但如何提高其力学性能是当前研究的热点和焦点。采用正交设计选定试验方案,进行了9个钢管再生混凝土组合柱试件的静力轴心加载试验,研究长细比、含钢率以及取代率3个因素对圆钢管混凝土柱的应变及挠度的影响规律,得出相应的优化组合,并给出钢管再生混凝土柱的轴压承载力具体的计算公式。研究结果表明:长细比、含钢率以及取代率对圆钢管再生混凝土柱力学性能有较大影响,其中长细比影响最大、含钢率次之,取代率对力学性能的影响最小。研究结果对圆柱管再生混凝土柱的优化设计提供一定的依据。     

圆钢管型钢再生混凝土短柱轴压性能有限元分析

在5个圆钢管型钢再生混凝土组合短柱试验的基础上,利用有限元软件ABAQUS建立了圆钢管型钢再生混凝土短柱的静力计算模型。通过选取合理的材料本构,计算得出构件的荷载-位移曲线、割线刚度、承载力、延性系数、耗能、损伤,并与试验结果进行了对比,结果表明两者吻合较好。在对比验证的基础上进行有限元模型的应力、荷载分配曲线以及参数分析,研究型钢配钢率、核心再生混凝土强度对圆钢管型钢再生混凝土短柱承载力的影响。模拟结果表明,构件承载力随着型钢配钢率、核心再生混凝土强度的提高而提高。表明该组合结构具有较好的承载性能。     

圆钢管型钢再生混凝土组合柱轴压性能及承载力计算EI北大核心CSCD

为研究圆钢管型钢再生混凝土组合柱的轴压性能,对11个组合柱试件进行了轴心受压试验,主要考虑了再生粗骨料取代率、钢管径厚比、截面型钢配钢率和长细比等4个设计参数,观察了试件的受力全过程以及破坏形态,获取了试件的荷载-位移曲线及荷载-应变曲线;重点分析了设计参数对组合柱轴压性能的影响。研究结果表明：组合柱主要破坏特征为型钢屈服后钢管表面发生外鼓变形破坏,核心再生混凝土主要发生剪切破坏和压溃破坏;组合柱轴压承载力随再生粗骨料取代率的增加而降低,但试件仍表现出良好的变形能力;减小圆钢管径厚比和增大型钢配钢率均可提高试件的轴压承载力和变形能力;长细比的增大降低了组合柱的轴压承载力;此外,组合柱的横向变形系数约为1.2。在此基础上,基于极限分析法和试验数据,提出了适用于圆钢管型钢混凝土组合柱的轴压承载力计算式,计算值与试验值吻合良好。     

圆钢管型钢再生混凝土组合柱轴压性能及承载力计算

为研究圆钢管型钢再生混凝土组合柱的轴压性能,对11个组合柱试件进行了轴心受压试验,主要考虑了再生粗骨料取代率、钢管径厚比、截面型钢配钢率和长细比等4个设计参数,观察了试件的受力全过程以及破坏形态,获取了试件的荷载-位移曲线及荷载-应变曲线;重点分析了设计参数对组合柱轴压性能的影响。研究结果表明:组合柱主要破坏特征为型钢屈服后钢管表面发生外鼓变形破坏,核心再生混凝土主要发生剪切破坏和压溃破坏;组合柱轴压承载力随再生粗骨料取代率的增加而降低,但试件仍表现出良好的变形能力;减小圆钢管径厚比和增大型钢配钢率均可提高试件的轴压承载力和变形能力;长细比的增大降低了组合柱的轴压承载力;此外,组合柱的横向变形系数约为1.2。在此基础上,基于极限分析法和试验数据,提出了适用于圆钢管型钢混凝土组合柱的轴压承载力计算式,计算值与试验值吻合良好。     

型钢再生混凝土组合柱轴压比限值研究

在17个型钢再生混凝土组合柱低周反复荷载试验研究的基础上,结合型钢再生混凝土组合柱试验位移延性系数和极限角变形,给出了满足型钢再生混凝土组合柱抗震延性要求的轴压比限值。采用大小偏心受压界限破坏理论推导了发生弯曲破坏时型钢再生混凝土组合柱的标准轴压比计算公式。在此基础上,结合抗震等级的要求,考虑体积配箍率、剪跨比对型钢再生混凝土组合柱抗震性能的影响,最终提出了不同剪跨比、不同配箍率以及不同抗震等级下型钢再生混凝土组合柱的轴压比限值。研究结果可为型钢再生混凝土组合柱的抗震设计提供参考依据。     

组合再生混凝土及其衍生结构的应用及展望

为扩大再生混凝土的应用范围,充分发挥其经济与低碳效益,对组合再生混凝土及其衍生结构的应用进行了分析与梳理,总结了再生骨料和再生混凝土的特性,剖析了组合再生混凝土存在的问题并对未来研究进行了展望。结果表明:再生混凝土相比普通混凝土存在着强度低、弹性模量小的特点,仅依靠再生混凝土往往较难满足结构各个部位的力学性能及功能需求; 通过组合再生混凝土的形式将再生混凝土与其他混凝土在构件、结构上组合,或将再生骨料与其他骨料进行组合,将满足性能要求的混凝土放在特定部位上,既环保也能充分发挥各混凝土的优势; 不同混凝土间的界面剪切强度对组合再生混凝土结构的性能有着重要影响,剪切强度受到界面粗糙度、黏结剂、混凝土强度等多种因素的影响,提高界面粗糙度可以有效提高组合再生混凝土及其衍生结构的整体性和安全性; 组合再生混凝土与BIM、3D打印、装配式建筑和智能材料的结合,可在实现绿色建造的同时保证结构性能。     

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。     

高温后型钢再生混凝土梁的受剪性能试验研究

为研究高温后型钢再生混凝土梁的受剪性能,考虑再生粗骨料取代率、温度、混凝土强度等级3个变化参数,设计了17个试件进行不同高温后的静力加载试验。通过试验测试到不同高温型钢再生混凝土梁的物理及力学性能指标,并观察了该类梁高温后的受力破坏过程及形态,获取了其极限承载力以及受力破坏全过程的荷载-挠度曲线等重要资料,并分析了各变化参数对高温型钢再生混凝土梁的初始刚度、峰值荷载、延性系数及能量耗散的力学性能指标的影响规律。研究结果表明:随着温度的升高,型钢再生混凝土梁的质量变轻、初始刚度和峰值荷载降低,延性系数、能量耗散值则先减小再增大。取代率对各力学性能指标影响不大。随着混凝土强度的增大,初始刚度和峰值荷载增大,延性系数变小,能量耗散值基本不变。     

高温后方钢管再生混凝土轴压短柱的受力性能研究

为研究高温后方钢管再生混凝土短柱的轴心受压承载性能,以再生粗骨料取代率和温度为变化参数,设计了24个试件进行轴心受压加载试验,观察高温后方钢管再生混凝土轴压短柱的受力过程及破坏形态,获取其应力-应变曲线、极限承载力等重要数据,并分析再生骨料取代率、温度对该类新型组合构件轴压性能的影响规律;最后对高温后方钢管再生混凝土轴压短柱的极限承载力计算方法予以探讨。试验结果表明:随温度的升高,高温后试件的极限承载力和弹性刚度整体上均呈降低之势,延性系数和耗能均先减后增;随再生骨料取代率的增大,高温后试件的极限承载力降低,弹性刚度先增后减,延性系数和耗能均呈增长之势。     

Experimental behaviour of recycled aggregate concrete filled steel tubular columns

This paper describes a series of tests on steel tubular columns of circular and square section filled with normal concrete and recycled aggregate concrete. Thirty specimens, including 24 recycled aggregate concrete filled steel tubular (RACFST) columns and 6 normal concrete filled steel tubular (CFST) columns, were tested to investigate the influence of variations in the tube shape, circular or square, concrete type, normal concrete and recycled aggregate concrete, and load eccentricity ratio, from 0 to 0.53 on the performance of such composite columns. The test results show that both types of filled columns failed due to overall buckling. Comparisons are made with predicted ultimate strengths of RACFST columns using the existing codes, such as ACI 318-1999, AIJ-1997, AISC-LRFD-1999, BS5400-1979, DBJ13-51-2003 and EC4-1994. A theoretical model for normal CFST columns is adopted in this paper for RACFST columns. The predicted load versus deformation relationships are in good agreement with test results.     

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。     

Calculation of axial bearing capacity of recycled concrete filled square steel tube-profile steel short columns based on unified strength theory

为研究方钢管型钢再生混凝土短柱轴心受压性能,进行了11根短柱试件轴心受压试验,观察短柱的破坏过程及破坏形态,分析再生粗骨料取代率、方钢管宽厚比、型钢配钢率及再生混凝土强度等参数对短柱轴压性能的影响,研究结果表明：在轴向压力作用下,型钢先发生屈服,随后内部再生混凝土压溃,最后外部方钢管发生鼓曲变形而破坏;轴压承载力随着再生粗骨料取代率的增大而降低;提高再生混凝土强度对轴压承载力有利,但试件变形能力降低;适当减小方钢管宽厚比和增大型钢配钢率对提高试件的轴压性能有利,总体上,该组合柱具有较高的承载力和良好的变形能力。在此基础上,基于统一强度理论对该短柱轴压承载力进行理论分析,考虑再生粗骨料取代率的影响,提出了方钢管型钢再生混凝土短柱轴压承载力计算公式,计算结果与试验结果吻合较好,表明统一强度理论可用于该短柱轴压承载力计算。     

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。     

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...     

再生粗骨料混凝土耐久性试验研究

对再生混凝土进行了碳化、循环冻融、抗渗和复合因素下的耐久性试验研究,比较了再生混凝土和普通混凝土的碳化速度、抗冻、抗渗等耐久性能。对再生混凝土的冻融和抗渗复合耐久性能进行了初步试验研究,结果表明,再生混凝土对这种叠加损伤更为敏感,受到的破坏也更大。     

钢管再生混凝土轴压长柱试验研究及力学性能分析

设计5个圆钢管再生混凝土长柱和5个方钢管再生混凝土长柱,对其进行轴压静力单调加载试验,考虑截面形式、再生粗骨料取代率、长细比3个变化参数,观察试件受力的全过程和破坏形态,得到试件屈服应变、峰值变形、承载力等重要特征点数据,绘制出荷载-变形、荷载-应变、轴压刚度-变形等关系曲线,并分析变化参数对试件承载力的影响规律,采用相关规程计算2种截面形式的钢管再生混凝土轴压长柱的承载力以及在正常使用极限状态下的刚度。试验研究和计算结果表明：钢管再生混凝土轴压长柱受力过程均经历了弹性阶段、屈服阶段和破坏阶段,破坏形态主要有材料强度破坏和弹塑性失稳破坏;再生粗骨料取代率对钢管再生混凝土轴压长柱的承载力影响不大;长细比对圆钢管再生混凝土试件承载力影响较大,随长细比的增加,试件的承载力逐渐降低,而对方钢管再生混凝土试件承载力影响较小。基于计算结果,给出了2种截面形式的钢管再生混凝土轴压长柱的承载力及轴压刚度的设计建议。研究结果可为钢管再生混凝土结构的进一步研究和推广应用提供参考。