锈蚀钢筋再生混凝土黏结滑移梁式试验研究

通过再生混凝土梁式试验,得到了不同钢筋锈蚀率下再生混凝土与钢筋的平均黏结应力 滑移曲线,分析了钢筋锈蚀率对不同直径钢筋与再生混凝土之间黏结滑移性能的影响。研究结果表明：钢筋锈蚀率为0%和1%时,试验梁发生劈裂破坏;锈蚀率为9%时,发生钢筋拔出破坏;锈蚀率为3%和6%时,试件钢筋拔出和混凝土劈裂破坏共同发生;锈蚀钢筋与再生混凝土间黏结应力随钢筋锈蚀率的增加而先增大后减小,锈蚀率为1%时黏结应力为最大;锈蚀率为0%和1%时,黏结应力峰值集中在加载端附近,随锈蚀率增大,黏结应力峰值靠近自由端;随锈蚀率的增加,滑移增幅变大;依据试验结果,拟合了黏结应力沿锚固区分布规律的位置函数,结合平均黏结应力 滑移本构方程,建立了可反映不同位置锈蚀钢筋再生混凝土黏结滑移的本构方程。     

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。     

静载与钢筋锈蚀共同作用对再生混凝土梁受弯性能影响

为研究静载与钢筋锈蚀共同作用下再生混凝土梁的受弯性能,考虑3种再生粗骨料取代率（0、50%、100%）及4种静载水平（0、0.2Mu1、0.4Mu1、0.6Mu1,Mu1为对比梁的受弯承载力）的组合,共设计了9根再生混凝土梁进行加速锈蚀试验与静力加载试验。试验结果表明：当再生粗骨料取代率由0%增加到100%时,纵向受拉钢筋最大质量损失率与平均质量损失率分别增大了12.1%和9.5%;对于再生粗骨料取代率为50%的锈蚀梁,当静载水平由0增加到0.6Mu1时,纵向受拉钢筋最大质量损失率与平均质量损失率分别增大了43.5%和60.6%,加载破坏时梁受拉裂缝数量减少了21.4%,梁底面受拉裂缝平均间距增大了29.8%,梁屈服荷载与极限荷载分别降低了13.8%和10.4%,屈服挠度与极限挠度分别降低了17.0%和21.2%;当纵向受拉钢筋质量损失率低于7%时,其与周围再生混凝土之间能保持有效黏结,锈蚀再生混凝土梁加载时发生弯曲破坏;锈蚀再生混凝土梁的承载力随再生粗骨料取代率的增加而降低,而跨中挠度随再生粗骨料取代率的增加而增大,但总体上变化幅度不大;正常使用荷载范围内,平截面假定适用于未锈蚀与锈蚀再生混凝土梁。     

钢筋中高强再生混凝土黏结滑移性能试验研究

再生混凝土构件受力分析的关键问题是钢筋与再生混凝土间的黏结滑移本构关系。进行了49个钢筋与再生混凝土试件黏结滑移性能的试验研究。试件尺寸为150 mm×150 mm×450 mm,钢筋直径d分别为10、14、20 mm,钢筋外形分为螺纹钢筋、光圆钢筋,钢筋锚固长度分为5d、10d、20d,混凝土再生粗骨料取代率分别为33%、66%、100%,再生细骨料取代率分别为50%、100%,混凝土设计强度分为中强和高强。试验研究表明:再生粗细骨料取代率及混凝土强度、钢筋外形、钢筋锚固长度为影响试件黏结滑移性能的关键因素;再生细骨料取代率50%以上时,钢筋与再生混凝土间的黏结滑移性能退化明显;与普通混凝土试件相比,中高强再生粗骨料螺纹钢筋混凝土试件相对混凝土强度的黏结效率系数明显提高。     

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。     

地聚物再生砖骨料混凝土与钢筋黏结-滑移试验研究

为解决地聚物再生砖骨料混凝土与钢筋的协同工作问题，进行了96个地聚物再生砖骨料混凝土与变形钢筋的中心拉拔试验，分析了再生砖骨料取代率(0、25%、50%、75%、100%)、矿渣掺量(25%、40%)、水胶比(0.45、0.5、0.55)、钢筋直径d(12～22 mm)、相对保护层厚度(2.63、4.19、5.75)、黏结长度(1d～8d)、养护条件(常温、80℃养护24 h)对黏结性能的影响。试验结果表明：提高保护层厚度、减小钢筋直径或减小黏结长度都可以提高黏结强度，有效防止地聚物再生砖骨料混凝土发生劈裂破坏；增大矿渣掺量、减小水胶比或采用80℃养护，都提高了地聚物再生砖骨料混凝土的抗压强度、抗拉强度和与钢筋的黏结强度，峰值滑移增大，但更容易发生劈裂破坏；随着再生砖骨料取代率的增大，黏结强度不断下降，再生砖骨料取代率50%时黏结强度下降19.77%～30.6%,再生砖骨料取代率100%时黏结强度下降37.0%～49.63%。根据试验结果，提出了地聚物再生砖骨料混凝土与变形钢筋的黏结-滑移模型，模型预测结果与试验结果吻合良好。     

再生混凝土黏结滑移性能的试验研究

通过再生混凝土与钢筋的黏结锚固试件的拔出试验,得到了不同再生粗骨料取代率下再生混凝土与钢筋间的黏结-滑移曲线.基于试验结果的对比分析,研究了再生混凝土取代率、保护层厚度、锚固长度对再生混凝土黏结强度的影响,最后并对黏结-滑移本构关系进行了初步探讨.     

寒冷地区再生混凝土抗折强度试验研究

为了研究寒冷地区不同粗骨料取代率再生混凝土的抗折强度,共设计了33个不同再生粗骨料取代率(0、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%)标准试块进行抗折试验,其中标准棱柱体试件33块。获取了不同粗骨料取代率再生混凝土的抗折强度数据与折断面图片,分析了粗骨料取代率对抗折强度的影响。试验结果表明:寒冷地区再生粗骨料混凝土的抗折强度随再生粗骨料取代率的不同而出现不同的变化,呈现先升后降趋势,其中30%取代率的再生混凝土抗折强度最高,100%取代率的最低。     

再生混凝土与钢筋黏结性能的敏感影响因素分析

为深入研究钢筋与再生混凝土之间的黏结性能,以再生粗骨料取代率(r)和钢筋锚固长度(la)两个敏感因素为参数,设计制作9组试件并进行再生混凝土拔出试验。应用钢筋开槽黏贴点式应变片的方法,研究不同r和la下再生混凝土抗压强度、黏结-滑移曲线和不同锚固长度下荷载-滑移曲线,分析其对再生混凝土与钢筋黏结性能的影响。试验结果表明:随r的增大,再生混凝土的抗压强度降低,与钢筋间的黏结性能随之降低。随la的增加,再生混凝土与钢筋之间的滑移值减小,后期黏结性能有所提高。较r相比,再生混凝土与钢筋的黏结性能对la更为敏感。通过MATLAB程序对试验数据进行优化分析:再生粗骨料取代率为50%左右,锚固长度在20~25 d时,再生混凝土与钢筋间的滑移值最大为0.1 mm,表明再生混凝土与钢筋间的黏结性能良好。     

再生混凝土极限黏结强度及钢筋锚固长度取值研究

通过再生混凝土拉拔试验,分析再生骨料取代率、钢筋类型、再生混凝土强度等级对极限黏结强度的影响,回归得出包含再生骨料取代率因子的极限黏结强度表达式,分析表明:计算值与试验结果吻合较好。对比分析不同研究单位对再生混凝土极限黏结强度的影响结果,认为不宜将再生骨料取代率作为探讨再生骨料对黏结性能影响的唯一因素,尚需考虑再生骨料材性差异以及天然骨料与再生骨料间的骨料耦合效应,并定义了极限黏结强度增大系数。分析表明:钢筋类型对极限黏结强度的影响最大,钢筋直径的影响次之,混凝土强度等级的影响较小,普通混凝土的极限黏结强度普遍稍大于再生骨料取代率为100%时的极限黏结强度。最后,初步给出钢筋锚固长度的建议取值方法。     

锈蚀与冻融耦合作用下再生混凝土与钢筋黏结性能梁式试验研究

为了研究锈蚀与冻融循环耦合作用下再生混凝土与钢筋的黏结滑移性能,以钢筋锈蚀率及冻融循环次数为变量,对耦合作用下的钢筋再生混凝土梁试件进行试验,分析其黏结滑移特征值变化规律,并与普通混凝土梁试件进行比较。根据试验结果建立钢筋再生混凝土黏结 滑移本构关系。结果表明：各组试件均发生纵筋拔出破坏;在钢筋锈蚀与冻融循环耦合作用下,冻融循环较钢筋锈蚀对黏结性能的影响更大;平均黏结应力-滑移曲线可大致分为线性上升段、非线性上升段、非线性下降段及残余段;再生混凝土试件的各黏结滑移特征值的波动幅度相对于普通混凝土的较大;在钢筋锈蚀与冻融循环耦合作用下,再生混凝土与钢筋间的化学胶着力要优于普通混凝土;普通混凝土的起始黏结应力与极限黏结应力的比值介于0.38~0.49之间,低于再生混凝土试件,再生混凝土抗滑移性能优于普通混凝土的。建立了考虑钢筋锈蚀与冻融循环耦合作用下的钢筋与再生混凝土黏结滑移本构关系,可为北方地区锈蚀率小于3%的再生混凝土梁黏结性能研究提供参考。     

锈蚀对钢筋与钢纤维混凝土黏结性能的影响

通过中心拉拔试验,探究了钢筋与钢纤维混凝土(SFRC)间的黏结滑移机理,并以钢筋锈蚀率为参数,研究了氯离子侵蚀作用对钢筋与SFRC黏结性能的影响.结果表明:在达到黏结强度(峰值黏结应力)之前,钢筋自由端滑移较加载端小;在达到黏结强度之后,钢筋自由端与加载端滑移同步变化,黏结应力由钢筋肋间混凝土与周围混凝土之间的咬合力提供.尽管桥接锈胀裂缝的钢纤维遭受了一定程度的锈蚀损伤,但所有锈蚀试件仍然表现为延性的劈裂-拔出破坏;随着钢筋锈蚀率的增大,黏结强度先略微增大而后逐渐减小,当钢筋锈蚀率在8.01%之内时,其黏结强度不低于未锈蚀试件,当钢筋锈蚀率约15.11%时,其黏结强度损失约为35%.考虑钢筋锈蚀率的影响,基于Harajli模型得到锈蚀钢筋与SFRC黏结强度的经验公式.     

再生混凝土钢筋黏结滑移本构关系研究

采用钢筋开槽内贴片试验方法,完成6组钢筋再生混凝土试件的拉拔试验,获得不同强度、不同再生骨料取代率下混凝土与钢筋的荷载-滑移曲线以及不同锚固位置处钢筋应变.基于试验结果,研究了再生骨料取代率对钢筋-再生混凝土黏结锚固强度及黏结滑移曲线的影响,并采用二次分布矩阵插值函数法及沿锚长积分法分别计算不同锚固位置处钢筋与再生混凝土的黏结应力和相对滑移,得到不同锚固位置处黏结滑移关系及位置函数.最后建立再生混凝土与钢筋考虑黏结滑移位置函数的τ-s本构关系,为再生混凝土的工程应用提供参考依据.     

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。     

锈蚀钢筋与再生混凝土黏结性能试验研究

通过5组锈蚀钢筋再生混凝土中心拉拔试件,研究锈蚀钢筋与再生混凝土黏结性能,分析在钢筋锈蚀率、钢筋直径和混凝土强度等因素影响下,锈蚀钢筋与再生混凝土间黏结应力-滑移的本构关系。得到锈蚀钢筋与再生混凝土间的黏结强度影响因子,获取了锈蚀钢筋与再生混凝土的黏结应力-滑移曲线以及黏结区不同位置处钢筋应变的分布规律。结果表明:锈蚀率较小时,自由端发生滑移,试件仍能承受荷载;锈蚀率较大时,自由端出现微小滑移,试件发生劈裂破坏。为了准确得出相同滑移值下不同锚固位置的黏结应力,先拟合出相应位置处黏结应力与滑移值的关系式,再通过代入滑移值计算得出黏结应力,最后建立考虑位置函数的锈蚀钢筋与再生混凝土的黏结应力-滑移本构关系。并与平均黏结应力进行了对比,结果表明拟合值与试验值吻合较好。     

锈蚀钢筋再生混凝土梁力学性能试验研究及ANSYS分析

通过对钢筋通电加速锈蚀的方法,对12根不同钢筋锈蚀率下粗骨料取代率为100%再生混凝土梁的三分点加载试验,分析相同强度条件下不同钢筋直径和锈蚀率的再生混凝土梁力学性能的影响。结果表明:当钢筋锈蚀率小于10%时,钢筋与再生混凝土的粘结强度足以保证两者能够共同工作,此时试验梁发生材料强度破坏模式;当钢筋锈蚀率超过了10%时,钢筋与再生混凝土的粘结强度不足以保证两者共同工作,此时试验梁发生粘结失效破坏模式。基于ANSYS有限元软件对不同钢筋锈蚀率的再生混凝土梁进行模拟分析,并对锈蚀钢筋再生混凝土梁跨中截面的荷载应力关系曲线进行验算,通过有限元结果与试验结果对比,验证了有限元分析模型的可靠性。     

再生粗骨料含量对混凝土力学性能的影响

本实验目的是研究再生粗骨料取代原来混凝土中石子的含量后对混凝土力学性能的影响,再生粗骨料的来源为废弃混凝土。将其按要求压碎后以0~100%的取代率(中间级差为10%)取代原混凝土中的石子含量,得到11种再生混凝土。在每种取代率的混凝土下制作3个标准混凝土立方体试块(150 mm×150 mm×150 mm),3个标准混凝土棱柱体试块(150 mm×150 mm×300 mm),3个尺寸为150 mm×150 mm×550 mm试件共得到33个标准混凝土立方体试块,33个标准混凝土棱柱体试块,33个150 mm×150 mm×550 mm试件。然后按照标准试验方法进行力学性能试验。通过实验测得不同再生粗骨料取代率下再生混凝土的立方体抗压强度、轴心抗压强度、抗折强度、应力应变变化曲线、弹性模量等力学性能指标之间的关系。实验结果表明:当粗骨料取代率不断增加后,再生混凝土立方体抗压强度与轴心抗压强度呈现不断上升趋势,抗折强度呈现先上升后降低趋势,而弹性模量总体呈现下降趋势。综合考虑再生混凝土基本力学性能指标和经济性能指标,建议以30%~40%作为再生混凝土的最优取代率。     

再生轻骨料取代天然骨料对混凝土抗压强度的影响分析

为了研究再生轻骨料取代天然骨料对混凝土抗压强度的影响,以再生轻粗骨料取代率和干表观密度为变化参数,设计并制作了15个标准立方体试块进行抗压强度试验。试验记录了试块的破坏过程和破坏形态,实测了试块的干表观密度和立方体抗压强度,基于最小二乘法原理,拟合分析了干表观密度与取代率、立方体抗压强度与取代率之间的关系曲线,探讨了变化参数对立方体抗压强度的影响规律。研究结果表明:再生轻骨料混凝土试块最终出现劈裂破坏;干表观密度与取代率或者立方体抗压强度与取代率线形相关性较高;再生轻骨料混凝土立方体抗压强度随干表观密度的增加或再生轻粗骨料取代率的减小而逐渐增大。     

循环再生骨料混凝土强度性能研究

为了探讨废弃再生混凝土作骨料制备结构混凝土的可行性,从强度性能入手,首先用加速碳化试验制备了相当于在保护层混凝土碳化引起钢筋锈蚀的一般环境下先后使用了2个50年的循环再生混凝土骨料,然后试验分析了循环再生混凝土强度与循环再生骨料取代方式及取代率之间的关系。结果表明:仅用循环再生粗骨料取代天然粗骨料的循环再生混凝土立方体抗压强度和劈裂抗拉强度与循环再生粗骨料取代率均呈三次抛物线关系,但拐点(最优与最不利取代率)与合理取代区间不一致;仅用循环再生细骨料取代天然细骨料及循环再生粗细骨料同时取代天然骨料条件下,强度与循环再生细骨料取代率、循环再生粗细骨料取代率呈直线下降关系;两种强度之间呈指数函数关系;以短期强度性能考核,循环再生粗细骨料分别达到GB/T 25177—2010《混凝土用再生粗骨料》Ⅱ类与GB/T 25176—2010《混凝土和砂浆用再生细骨料》Ⅲ类标准要求,在循环再生粗细骨料单独与同时取代天然粗细骨料不超过70%与50%条件下用于制备C30结构混凝土是可行的。     

再生混凝土冻融循环后与钢筋拉拔试验研究

对经过0次、50次、100次、150次、200次冻融循环的再生混凝土(粗骨料取代率100%)进行拉拔试验研究,以钢筋直径16mm和20mm、锚固长度5d和10d为变动因素,分析冻融循环次数对再生混凝土立方体抗压强度、极限拉拔荷载和极限黏结应力的影响,并采用钢筋开槽内贴应变片的方法,研究了不同冻融循环次数后钢筋锚固段内钢筋应变、局部黏结应力和极限黏结应力平均值-滑移的分布规律。结果表明,冻融循环后再生混凝土抗压强度下降,极限荷载和极限黏结应力平均值随着冻融循环次数的增加而逐渐减小;随着冻融循环次数的增加,荷载作用下钢筋应变沿锚固长度的变化曲线趋于平缓,局部黏结应力首先在加载端附近出现应力峰值,沿锚固长度逐渐向自由端传递,总体呈现减小的趋势。