高温后钢纤维混凝土压-剪复合受力研究

为研究高温后钢纤维混凝土压剪复合受力下的力学性能,以压应力比和温度作为参数,对20组钢纤维混凝土分别开展直剪试验和压剪试验,对比分析不同试件的破坏形态,探究了温度和压应力比对剪切强度的影响,并基于3种理论建立了高温后钢纤维混凝土压剪复合应力状态下的破坏准则。结果表明压剪复合受力状态下,混凝土剪切强度主要由接触摩阻力贡献,钢纤维混凝土峰值剪切强度随压应力比增大而增大,随温度升高而降低;随着压应力增大,剪切面上摩阻系数降低,峰值剪切强度增长幅度降低。依据试验数据,对比基于不同理论所建立的高温后钢纤维混凝土压剪破坏准则,考虑精确度和适用性,基于应力不变理论建立的破坏准则效果最好。     

再生混凝土压-剪复合受力性能研究

采用再生粗骨料取代率和压应力比两个正交参数,通过45个再生混凝土立方体试块的直接剪切和压剪性能试验,研究了不同主应力比下再生混凝土压剪受力的两种失效机理,分析了这两个参数对剪切强度的影响。通过对剪切强度的组成及占比的分析,提出了再生混凝土压剪强度计算式。结果表明:再生混凝土压-剪受力性能与普通混凝土类似,对于同等强度再生混凝土,压-剪强度随着压应力比的增大而呈抛物线状增大,随着取代率的增加而近似线性降低,该降低幅度在20%以内;再生混凝土剪切强度主要由黏聚剪切强度、骨料咬合强度和界面摩擦强度组成,其中黏聚剪切强度约占压剪强度的10%～30%,骨料咬合强度占比为15%～60%,界面摩擦强度占比为25%～70%;基于剪切强度组成分析提出的计算式,与试验结果吻合较好。     

钢管海砂再生混凝土轴压性能试验与分析

以再生粗骨料取代率和海砂中的Cl-含量为主要参数,完成了18个钢管海砂再生混凝土轴压试验,分析了再生粗骨料取代率、海砂中的Cl-含量对试件破坏特征和受力变形的影响.结果表明:钢管海砂再生混凝土受力过程与普通钢管混凝土相似,包含弹性、弹塑性和破坏3个阶段,其主要破坏模式为斜剪破坏;试件峰值荷载随着再生粗骨料取代率和海砂中的Cl-含量的增加而略有降低;峰值应变随着再生粗骨料取代率的增加而增大,随着Cl-含量的增加先增大后减小.同时,对比分析了不同规范的峰值荷载公式计算值与试验值的差异,并根据试验数据对钢管海砂再生混凝土轴压应力-应变全曲线计算模型进行了拟合.     

再生混凝土抗剪键接缝受剪性能及承载力计算

为研究再生混凝土抗剪键接缝的受剪性能,以抗剪键数量、再生粗骨料取代率和轴向应力为变化参数,设计了6个再生混凝土抗剪键接缝试件和2个无键直缝试件进行单调推剪试验,获取了试件的破坏形态、剪力-剪切位移曲线和抗剪承载力,分析了不同变化参数对再生混凝土抗剪键接缝承载力的影响规律,提出了再生混凝土抗剪键接缝的抗剪承载力计算公式。研究结果表明:再生混凝土无筋抗剪键接缝和直缝均沿水平结合面发生剪切破坏,键槽内灌浆料存在斜裂缝,抗剪键接缝的峰值剪切位移随轴向应力的增大而减小,再生粗骨料取代率对试件剪力-剪切位移曲线影响较小,再生混凝土抗剪键接缝的抗剪承载力明显大于无键直缝,抗剪键接缝的抗剪承载力随再生粗骨料取代率的增加而减小,随轴向应力的增加而增大,所提出的承载力计算公式可用于计算无筋再生混凝土抗剪键接缝的抗剪承载力,计算结果偏安全。     

粉煤灰改性透水再生混凝土力学性能试验研究

通过改变粉煤灰取代率及超掺系数,研究了粉煤灰对不同水灰比及再生混凝土粗骨料取代率透水再生混凝土力学性能的影响。结果表明,粉煤灰等量取代水泥的透水再生混凝土立方体抗压强度、抗折强度及折压比均低于基准透水再生混凝土;当粉煤灰超量取代水泥时,粉煤灰取代率低于20%时的立方体抗压强度、抗折强度及折压比均随超量系数增加而增大,但超量系数超过1.4后效果不明显;粉煤灰取代率为30%时,不同粉煤灰超量系数下力学性能均低于基准试验值;随着再生混凝土粗骨料取代率或水灰比的增大,立方体抗压强度、抗折强度及折压比均随之下降,相同水灰比或再生混凝土粗骨料取代率时,立方体抗压强度、抗折强度及折压比均随粉煤灰超量系数增大而增大,但超量系数超过1.4后效果同样不明显。     

再生卵石骨料混凝土力学性能试验研究

采用以卵石为粗骨料的原生混凝土作为再生混凝土来源,通过破碎、筛分获取再生卵石粗骨料,并用其全部或部分取代天然卵石来配制再生混凝土.以再生卵石粗骨料取代率为变化参数,设计99个试件,分别进行立方体抗压强度、棱柱体抗压强度、抗折强度、弹性模量和泊松比等力学性能试验.观察了试件的破坏形态,获取其受力破坏全过程的应力应变曲线及峰值应力、峰值应变、弹性模量和泊松比等特征参数,并提出了再生卵石骨料混凝土各项强度指标之间的换算关系公式.结果表明：再生卵石骨料混凝土的各项强度指标与天然卵石骨料混凝土相比均有略微增大之势;不同取代率下,再生卵石骨料混凝土应力应变曲线下降段比天然卵石骨料混凝土陡峭;再生卵石骨料混凝土弹性模量均小于天然卵石骨料混凝土,泊松比与天然卵石骨料混凝土接近.     

钢纤维再生混凝土抗剪性能试验

本文通过不同钢纤维体积率(0,0.5%,1%,1.5%,2%)和不同再生骨料取代率(0,30%,50%,100%)的钢纤维再生混凝土的双面剪切试验,研究了钢纤维以及再生骨料对混凝土抗剪性能的影响。结果表明:当混凝土立方体抗压强度基本相同时,剪切强度随再生骨料取代率的增加基本不变,随钢纤维体积率的增加而显著增大;剪切变形随再生骨料取代率的增加略有增加,随钢纤维体积率的增加而显著增大,钢纤维能有效增加材料的剪切韧性。钢纤维天然混凝土的剪切强度计算公式仍然适用于钢纤维再生混凝土。钢纤维再生混凝土剪切破坏中有再生骨料被剪坏,钢纤维作用下,剪切破坏后试件仍能保持完整。     

海砂再生混凝土受压力学性能试验研究与分析

以再生粗骨料取代率和海砂氯离子含量为试验参数,完成了海砂再生混凝土轴压性能试验,分析了再生粗骨料取代率、海砂氯离子含量对试件破坏特征和受力变形性能的影响。结果表明:海砂再生混凝土受力全过程与普通混凝土(河砂天然骨料混凝土)相似,主要破坏模式为剪切型破坏;但试件最终破坏状态略有差异。海砂再生混凝土抗压强度高于普通混凝土,其值随着再生粗骨料取代率的增大而降低,随着海砂氯离子含量的增大而增大。试件弹性模量随再生粗骨料取代率的增大而减小,而氯离子含量影响与之相反。海砂再生混凝土峰值应变略低于普通混凝土,其值随着再生骨料与海砂含量的变化而变化。海砂氯离子含量对混凝土性能的影响随着取代率的提高而不断下降。最后,通过对比发现,在海砂与再生粗骨料双因素耦合作用下,试件力学性能改变明显。所得试验结果为海砂再生混凝土在工程上的应用提供了基础。     

高温下再生混凝土梁受剪性能试验研究

对9根不同再生骨料取代率的再生混凝土梁试件进行了常温和标准升温条件下的受剪试验,研究再生粗骨料取代率和初始荷载比等对试件的破坏特征、耐火极限、温度场分布和变形性能等的影响。利用ABAQUS有限元分析软件分别进行试件的温度场分析和顺序热-应力耦合全过程分析,并提出高温下再生混凝土梁受剪承载力理论计算方法和设计计算式。研究结果表明:高温下再生混凝土梁的剪切破坏特征与普通混凝土梁相似,但再生骨料取代率越大,火灾试验后试件表面混凝土的剥落程度越明显;试件的耐火极限随再生粗骨料取代率的增大而提高,随初始荷载比的增大而降低,再生混凝土梁的耐火极限受初始荷载比的影响比普通混凝土梁低;再生粗骨料取代率越大,相同时刻试件内部测点的温度越低,箍筋温度也越低,再生混凝土梁比普通混凝土梁具有更好的耐火性能;在火灾试验末期,随着再生粗骨料取代率的增加,试件的变形增长速率逐渐减小,说明高温下再生混凝土梁斜截面破坏时的延性比普通混凝土梁好;有限元分析结果与试验结果吻合较好;提出的高温下再生混凝土梁受剪承载力理论计算方法和设计计算式均具有可行性,能够分别满足试验和工程设计的要求。     

再生粗细骨料混凝土基本力学性能试验研究

试验中配制了不同水灰比、粗骨料取代率、细骨料取代率的再生混凝土,对其进行了基本力学性能试验,测试了立方体抗压强度、轴心抗压强度、劈裂抗拉强度,考察了受压破坏过程与破坏形态,分析了再生粗、细骨料、水灰比对再生混凝土破坏形态及抗压强度等的影响。试验结果表明:再生粗骨料、细骨料配制的再生混凝土的破坏形态与普通混凝土破坏形态相似;再生混凝土的抗压强度随着水灰比、再生粗、细骨料取代率的增大而降低;当再生粗骨料取代率大于75%时,再生混凝土抗压强度较普通混凝土有显著下降;当再生细骨料取代率小于30%时,再生细骨料对再生混凝土抗压强度的影响很小;当再生混凝土完全使用再生粗、细骨料时,各水灰比下再生混凝土抗压强度较普通混凝土下降了36%~42%;通过回归分析,提出了再生混凝土劈裂抗拉强度及轴心抗压强度与立方体抗压强度的换算公式。     

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.     

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.     

水胶比和再生粗骨料取代率对再生混凝土强度影响的试验研究

为了更好地掌握再生混凝土强度变化规律,利用废弃混凝土试块作为再生粗骨料原料,依据水胶比和再生粗骨料取代率不同配制了15组共计75个再生混凝土试块进行试验对比分析。试验结果表明：再生混凝土破坏过程和破坏形态与普通混凝土基本一致,但相对于普通混凝土来说,再生混凝土的基本力学性能较差。再生混凝土抗压强度随水胶比增大而降低,再生粗骨料取代率的增加会对再生混凝土的基本力学性能产生不利影响。     

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。     

再生混凝土抗压性能的试验研究

设计并完成了20个混凝土配合比试验,系统地研究了再生混凝土的抗压强度与水灰比、粗骨料取代率以及龄期之间的关系。通过与普通混凝土试验对比分析认为:再生混凝土的抗压强度随龄期的发展规律类似于普通混凝土;再生混凝土的抗压强度与再生粗骨料取代率的关系密切;再生混凝土的抗压强度与水灰比的关系不尽相同。最后结合试验结果对再生混凝土的配合比设计提出了建议。     

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。     

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。     

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。     

再生骨料生态混凝土预测模型抗压强度试验研究

通过制备不同水灰比、骨料粒径、再生骨料取代率的生态混凝土,研究了再生骨料生态混凝土的抗压强度及其影响因素,并构建抗压强度表达式。结果表明:当水灰比为0.25~0.35时,脆性多孔材料孔隙率与强度关系式可适用于生态混凝土;当孔隙率介于20%~30%时,水泥净浆强度对生态混凝土抗压强度有较大影响,实际孔隙率可由目标孔隙率和水泥净浆强度较准确地表达;当目标孔隙率一定时,生态混凝土抗压强度随骨料粒径的增大而提高;再生骨料与水泥净浆的界面过渡区处易发生受压破坏;当再生骨料取代率大于25%时,生态混凝土的抗压强度随再生骨料取代率的升高而降低。所建立的抗压强度预测模型能够较好地反映出各因素对生态混凝土抗压强度的影响规律,可适用于水灰比为0.25~0.35且孔隙率介于20%~30%的再生骨料生态混凝土。