箍筋约束再生混凝土力学行为分析

通过箍筋约束再生混凝土方形截面短柱动态力学性能试验,获取动态单调荷载下约束再生混凝土单轴受压应力-应变关系全曲线;不同箍筋约束和应变率下,约束再生混凝土应力-应变关系曲线的上升段基本一致,而下降段差异较为明显,随着体积配箍率的提高,下降段曲线明显随之趋于平缓,随着应变率的提高,下降段曲线随之变陡。在外荷载作用下,当箍筋约束再生混凝土达到峰值应力时,箍筋应力仍低于屈服强度;再生混凝土通过箍筋约束后,很大程度上解决了再生混凝土延性比普通混凝土延性较低的问题。随着箍筋约束效应或应变率的增加,受压峰值应力均随之增加。根据应力-应变曲线特征点参数变化规律,初步提出约束再生混凝土受压峰值应力动态约束因子模型。随着体积配箍率的提高或箍筋间距的减小,箍筋约束效应对动态约束因子的贡献均随之增加。     

箍筋约束再生混凝土受压应力-应变本构关系模型

为获得箍筋约束再生混凝土受压应力-应变关系曲线,对17个足尺再生混凝土圆形截面柱进行轴心受压试验,再生粗骨料取代率为50%,加载应变率为(10-6~10-4)/s,主要变化参数为纵筋配筋率和箍筋约束水平。结果表明：箍筋约束再生混凝土的初始弹性模量主要与棱柱体抗压强度有关,棱柱体抗压强度越高,初始弹性模量越大;峰值应力在箍筋侧向约束下显著增大,提高幅度为侧向压应力的4.17~8.77倍,当箍筋提供的侧向压应力较小时,峰值应力增大程度较大,当箍筋提供的侧向压应力较大时,峰值应力增大程度较小;峰值应变随配箍水平增大呈增大趋势。基于试验数据,提出了箍筋约束再生混凝土受压本构关系模型,上升段与Mander模型一致,下降段中引入曲线形状参数,以调整曲线陡峭程度,结果表明,所提出的约束本构关系模型与试验曲线吻合良好,可较好地反映再生混凝土下降段较为陡峭的特点。     

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。     

高温后再生混凝土的变形性能试验

再生混凝土高温性能直接影响到再生混凝土结构的火灾安全。进行了粗骨料替代率分别为0、25%、50%、75%、100%的再生混凝土棱柱体(100 mm×100 mm×300 mm)在经历常温,150、300、450、600、750℃各温度后的单轴受压变形性能试验,获得了不同粗骨料取代率再生混凝土经历不同高温后完整的应力应变曲线,得到了高温后弹性模量和峰值应变。试验表明,在同一再生粗骨料取代率下,随着经历的温度升高,再生混凝土单轴受压应力应变曲线上升段与下降段越来越平缓,其弹性模量逐渐降低,峰值应变逐渐增大,其变化幅度随温度大小不同有所变化。高温后再生混凝土弹性模量和峰值应变随着再生粗骨料取代率的变化并不呈现单一的变化规律,而是随温度大小而不同。     

不同再生细骨料取代率下的再生混凝土 单轴受压本构关系

为研究不同再生细骨料取代率的再生混凝土单轴受压本构关系,进行了再生细骨料取代率为0、30%、50%、100%的再生混凝土的单轴受压试验,并获得应力-应变试验全曲线,分析了再生细骨料取代率对抗压强度、弹性模量、峰值应变和极限应变的影响规律,并通过拟合得到再生混凝土弹性模量、峰值应变及应力-应变全曲线的计算表达式。研究表明,随着再生细骨料取代率增大,再生混凝土的抗压强度、弹性模量呈下降趋势,而峰值应变和极限应变增大;再生混凝土的应力-应变全曲线形状与普通混凝土相似,基于过镇海模型拟合得到的再生混凝土应力-应变全曲线与试验全曲线吻合较好。     

箍筋约束轻骨料混凝土轴心受压应力-应变曲线研究

为研究轻骨料混凝土轴心受压应力-应变曲线,考虑箍筋约束效率的影响,以有效侧向约束应力与非约束轻骨料混凝土强度之比为参数,建立了适用于轻骨料混凝土的峰值应力、峰值应变和下降段代表点计算模型,给出了轴心受压应力-应变曲线峰值点时箍筋实际应力计算方法;根据箍筋约束轻骨料混凝土应力-应变曲线的特点,基于箍筋强度和混凝土强度,通...     

高温后再生混凝土单轴受压应力-应变关系试验研究

利用废弃混凝土经机械破碎后制成的再生粗、细骨料,制作168个不同再生粗、细骨料取代率尺寸为100mm×100mm×300mm的再生混凝土试件,经历20～800℃作用后进行单轴受压应力-应变全曲线试验,分析了不同再生粗、细骨料取代情况和经历温度对再生混凝土峰值应力、峰值应变、弹性模量、泊松比和单轴受压应力-应变全曲线的影响。结果表明：相同温度作用后,随着不同再生骨料取代率的增加,峰值应变增大,弹性模量减小,单轴受压应力-应变曲线峰值应力减小,峰值应变增大,脆性增大;随着经历温度的升高,峰值应变与泊松比先降后增,并在温度400℃后增幅最大,而峰值应力与弹性模量均持续减小,应力-应变曲线渐趋扁平,与横轴包围面积显著减小;再生粗、细骨料单独掺入对混凝土受力性能的影响比较一致,同时掺入时性能退化较快。通过回归分析,建立各组再生混凝土试件单轴受压分段式应力-应变本构方程。     

不同养护龄期下再生粗骨料混凝土拉伸本构关系

采用MTS疲劳试验机进行了再生粗骨料混凝土轴向拉伸试验,研究分析再生粗骨料取代率对不同养护龄期下再生粗骨料混凝土轴向拉伸应力-应变全曲线的影响规律,并提出了再生粗骨料混凝土拉伸本构关系模型.研究结果表明:再生粗骨料混凝土轴向拉伸应力-应变全曲线的上升段斜率较普通混凝土低,下降段随着再生粗骨料取代率提高与养护龄期的增长而变陡;再生粗骨料混凝土的弹性模量随着养护龄期的增长呈线性增长,当荷载超过50%之后,其变形模量的下降速度快于普通混凝土;早龄期再生粗骨料混凝土的拉伸峰值应变随着再生粗骨料取代率的增大而增长;养护龄期低于7d时,再生粗骨料混凝土的抗拉强度增长速率快于普通混凝土;再生粗骨料混凝土的拉压比随着养护龄期的增长而下降.     

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.     

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。     

考虑基体混凝土抗压强度影响的再生粗(细)骨料混凝土干燥收缩模型

对已有研究中再生混凝土干燥收缩试验结果进行分析,发现再生细骨料对再生混凝土干燥收缩的影响随着基体混凝土强度的增大而降低,然而现有再生细骨料混凝土干燥收缩模型均未考虑基体混凝土强度的影响,这会高估采用源于高强混凝土的再生细骨料配制的再生混凝土的干燥收缩变形。基于现有试验结果,引入基体混凝土抗压强度影响系数,对课题组前期提出的再生细骨料混凝土干燥收缩模型进行修正,所提出的修正模型对再生混凝土干燥收缩性能预测结果相对现有其他模型预测结果离散性更小、精度更高,线性回归系数为1.009,判定系数为0.841。在工程常见参数范围内,采用修正模型进行了系统的参数分析,以研究基体/再生混凝土强度、砂率、再生粗/细骨料取代率、再生粗/细骨料吸水率和环境相对湿度等参数对再生混凝土干燥收缩的影响。分析结果表明,再生细骨料取代率的影响随再生粗骨料取代率的增大而降低,但影响依然显著;随着基体混凝土抗压强度的提高,再生骨料对混凝土干燥收缩的影响显著降低,设计中需考虑该因素的影响。     

再生粗骨料混凝土力学性能试验研究

以某10年龄期的既有建筑物废弃混凝土作为再生粗骨料原料,配制了坍落度达140 mm的C40泵送混凝土。以再生粗骨料取代率、粉煤灰取代率为主要研究参量,对配制的混凝土试块的立方体抗压、棱柱体抗压、劈裂抗拉和弹性模量等力学性能指标进行了系统的试验研究。结果表明,再生混凝土的抗压、劈裂抗拉破坏形态与普通混凝土基本一致。在满足坍落度一定的前提下,立方体抗压强度、棱柱体抗压强度和弹性模量随着再生骨料取代率的增加而降低,而随着粉煤灰取代率的增加而有所提升;劈裂抗拉强度离散性较大,无明显规律;各力学指标间关系受再生粗骨料和粉煤灰取代率的影响也不明显。研究结果可为再生粗骨料的应用提供参考。     

再生混凝土框架结构恢复力特征参数的应变率效应分析

文章在前期研究工作基础上,采用提出的再生混凝土动态本构关系数学模型和非线性有限元数值模拟方法,深入分析了结构恢复力行为受应变率和再生粗骨料取代率影响的变化规律,提出了综合考虑应变率和再生粗骨料取代率的恢复力特征参数计算模型.通过对特征参数定量对比和分析,分别给出了不同再生粗骨料取代率下屈服荷载和变形的应变率影响因子计算...     

Theoretical study on mechanical behavior of steel confined recycled aggregate concrete

A theoretical study of the mechanical response of recycled aggregate concrete (RAC) confined by steel tubes under axial compression is conducted to examine the sensitivity of the confining pressure on the strength and deformation of RAC. The main parameter in this analysis is the recycled coarse aggregate (RCA) replacement percentage. The axial stress–strain relationship of confined RAC is obtained based on the elastoplasticity and verified by experimental results. It is found that the development of the confining pressure can be divided into three sections: linear increase, nonlinear increase and relatively smooth increase. The mechanical proprieties of confined RAC are dependent on the variation of the confining pressure. The analysis results indicate that the assumption of constant confinement or elastic–plastic confinement is not appropriate for concrete confined by steel tubes and the RCA replacement percentage has a moderate effect on the mechanical response of the confined concrete. Finally, a simple model for the constitutive relationship of RAC under varying pressures and different RCA replacement percentages is proposed.     

再生混凝土抗折强度的影响因素及其计算方法

为研究掺入再生粗骨料对混凝土抗折强度的影响，进行了抗折强度试验研究，考虑的参数包括再生粗骨料取代率、基体混凝土水灰比、基体混凝土龄期、再生粗骨料级配、再生混凝土水灰比以及再生混凝土配制方法等，确定了再生混凝土抗折强度的关键影响因素。在总结了现有的再生混凝土抗折强度计算公式基础上，采用本文及已有文献的试验数据对各公式预测精度进行了分析。以此为基础，提出了考虑关键参数影响的再生混凝土抗折强度计算公式。研究结果表明：再生粗骨料取代率与粗骨料级配是再生混凝土抗折强度的主要影响因素，取代率为100%的再生混凝土抗折强度比普通混凝土低3.9%~26.8%，采用不同粗骨料级配的再生混凝土抗折强度相差可达15.5%；再生混凝土抗折强度降低幅度随混凝土水灰比的增大而增大，不同水灰比的再生混凝土抗折强度降低幅度相差可达14.7%，而且再生粗骨料对混凝土抗折强度的影响低于其对抗压强度的影响，导致现有的计算公式不能有效预测再生混凝土抗折强度；基于普通混凝土抗折强度计算公式形式，并考虑混凝土水灰比及再生粗骨料取代率综合影响的再生混凝土抗折强度计算公式具有较高的预测精度，公式预测结果与试验结果比值的均值为0.991，判定系数为0.772。     

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。