废弃纤维再生混凝土细观结构研究

通过力学性能试验及扫描电镜(SEM)从多尺度角度研究了再生粗骨料和废弃纤维的掺入对废弃纤维再生混凝土强度性能的影响情况。废弃纤维再生混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度在宏观上表现为随着再生骨料取代率的增加而减小,细观上表现为再生混凝土的多界面性、骨料和水泥基体的裂缝。废弃纤维体积掺入量对抗压强度影响不大,最优体积掺量为0.12%。而由于废弃纤维的加入,劈裂抗拉强度增长较多,细观上表现为废弃纤维的桥接作用。     

含烧结砖骨料预制再生混凝土叠合梁抗弯性能试验研究

设计了C35和C45混凝土叠合梁各4根,其中预制部分采用含烧结砖骨料再生混凝土,后浇部分采用普通混凝土,预制部分含烧结砖再生骨料取代率分别为0%、33.3%、66.7%和100%,并进行了预制再生混凝土叠合梁抗弯试验,以研究不同混凝土强度等级、再生骨料取代率对混凝土叠合梁抗弯性能的影响。试验结果表明:预制部分再生骨料的取代率与梁的刚度并未有明显关联;预制部分再生骨料取代率并不会明显改变混凝土梁的延性,极限状态没有明显区别;预制再生混凝土叠合梁的抗弯承载力、刚度与规范值接近,实际工程中可以在混凝土叠合梁的预制部分采用较高取代率的再生混凝土;在适用性方面,预制部分再生骨料取代率的提高会加剧裂缝宽度的发展。     

钢纤维大粒径再生粗骨料混凝土梁受弯性能试验研究

为研究掺入钢纤维的大粒径再生粗骨料混凝土梁的受弯性能,设计了 4根再生混凝土梁,主要设计参数为钢纤维掺量、再生粗骨料取代率、碳纤维布(CFRP布)加固.通过单调加载试验对4根梁的破坏特征、荷载-挠度曲线、钢筋应变以及抗弯承载力进行了研究,并采用ABAQUS有限元软件对4根梁进行了建模分析.结果表明,各试件梁均发生受弯破坏且平截面假定仍然成立;再生粗骨料取代率为50％和100％时,梁的承载力分别提高约8.4％和2.8％,采用碳纤维布加固后梁的承载力提高约7％;ABAQUS有限元软件分析结果与试验结果符合较好,基于现行规范公式得到的各试件梁极限抗弯承载力计算结果与试验结果符合较好,对钢纤维大粒径再生粗骨料混凝土梁设计具有较好的适用性.     

再生混凝土梁抗弯承载力公式研究

统计了国内外72根普通和再生混凝土梁受弯试验数据,分析了影响再生混凝土梁抗弯承载力的因素,并结合规范GB 50010—2010建立了再生混凝土梁抗弯承载力计算公式模型。再生混凝土梁抗弯承载力比普通混凝土梁略低,并随着再生混凝土骨料取代率的增大而略有降低。工程设计中,要控制再生混凝土骨料取代率50%以内,建议取再生混凝土梁抗弯折减系数为0.90。     

钢筋再生粗骨料混凝土简支梁的受弯性能试验研究

为了研究再生粗骨料混凝土受弯构件的的抗弯机理和受弯性能,通过对6根不同再生骨料取代率(0%、50%、70%和100%)和不同配筋率(0.68%、0.89%和1.13%)的再生粗骨料混凝土梁受弯对比试验,分析了再生粗骨料混凝土受弯构件的正截面受力、构件变形性能和破坏特征。试验结果表明:再生粗骨料混凝土梁的正截面应变服从平截面假定,在相同的条件下与普通混凝土梁相比,再生混凝土梁的破坏形态、开裂弯矩和极限承载力基本相同,而再生粗混凝土梁的变形较普通混凝土梁大。     

再生混凝土叠合梁抗弯性能试验研究

在普通混凝土浇筑的腹板上采用二次浇注再生混凝土翼缘制成叠合梁并进行抗弯承载力试验,对比分析了各叠合梁的抗弯性能、变形特性及其极限破坏形态。试验结果表明,平截面假定理论依然成立;随着再生骨料取代率的提高,梁挠曲变形增加的速率有所提高,但跨中极限挠度值相差不大;梁的抗裂性能略有降低;再生骨料的取代率差异对叠合梁的抗弯极限承载力及极限破坏形态影响不显著。     

再生混凝土梁抗弯承载力试验研究

对5根除再生粗骨料取代率不同外、其余包括配筋率及混凝土抗压强度均相同的再生混凝土简支梁进行了抗弯承载力试验,通过研究分析了再生混凝土受弯构件正截面受力情况及破坏模式。试验结果经过对比发现,再生混凝土梁跨中正截面在受力过程中仍具有与普通混凝土梁相似的弹性、开裂、屈服和极限阶段,其抗弯机理基本相同;相同条件下,再生混凝土梁的极限承载力随着再生混凝土再生骨料的取代率的增加逐渐减弱,并且再生混凝土梁后期变形能力好,具有较好的延性。     

再生混凝土梁抗弯承载力试验研究

通过对5根配筋率、混凝土抗压强度相同,再生粗骨料取代率不同的再生混凝土简支梁的抗弯试验,分析再生混凝土受弯构件正截面受力变形性能和破坏特征。试验结果经对比发现:再生混凝土梁正截面在受力过程中仍具有明显的弹性、开裂、屈服和极限阶段,其抗弯机理基本相同;相同条件下,再生混凝土梁的极限承载力随着再生混凝土再生骨料取代率的增加逐渐增大,并且再生混凝土梁后期变形能力好,具有较好的延性。     

火灾后型钢再生混凝土梁工作机理研究

为了研究型钢再生混凝土(SRRAC)梁受火之后的抗弯力学性能,通过ABAQUS有限元分析软件建立了ISO-834标准火灾作用后型钢再生混凝土梁抗弯的有限元模拟模型,对截面温度场及剩余承载力进行分析,并和现有的有关试验数据进行对比验证,分析了受火时间、再生粗骨料取代率等对剩余承载力的影响。结果表明:取代率对型钢再生混凝土的承载力有一定影响,承载力主要与受火温度有关,受火60 min的构件承载力降低了10%～15%;受火120 min的构件承载力降低了20%～25%。     

再生混凝土梁的变形性能试验研究

通过对10根不同废弃骨料掺入百分比的再生混凝土梁进行结构构件的基本研究,了解废弃混凝土掺入量对梁的受弯承载力、变形性能等基本性能的影响。试验结果表明:再生混凝土梁与普通混凝土梁一样,其受弯过程中都要经历弹性、带裂缝工作、钢筋屈服和构件破坏三个阶段。在每级荷载作用下的跨中挠度变化与普通混凝土梁相似,废弃骨料掺入百分比对于再生混凝土梁的受弯承载力和变形性能影响不大。     

废弃纤维再生混凝土黏结性能试验

为了研究废弃纤维再生混凝土与钢筋的黏结性能,选取再生骨料替代率(0%,25%,50%,75%,100%)、废弃纤维体积掺量(0%,0.12%,0.24%)为试验变量,制备7组共14个试件,进行半梁式单向拔出试验。根据试验结果,分析了再生骨料替代率和废弃纤维体积掺量对混凝土极限黏结应力和极限滑移量的作用机理。结果表明:再生骨料的加入降低了混凝土的黏结性能,但并未改变混凝土与钢筋原有的破坏方式,其黏结应力随再生骨料替代率的增加而下降,滑移量随再生骨料替代率的增加先降低后升高; 废弃纤维的加入优化了再生混凝土与钢筋的黏结接触界面,提升了再生混凝土与钢筋的黏结性能; 体积掺量0.12%的废弃纤维对黏结性能的提升效果最为明显; 建立的废弃纤维再生混凝土极限黏结应力预测公式的计算结果与试验结果拟合良好,为进一步研究废弃纤维再生混凝土与钢筋的黏结性能和黏结应力预测奠定了基础。     

再生混凝土梁受弯性能试验研究

对再生混凝土梁进行受弯性能试验后发现,当再生粗骨料(RCA)取代率(质量分数)为40%,70%和100%时,再生混凝土梁极限承载力较普通混凝土梁分别降低了1.5%,4.1%和10.6%;随着再生粗骨料取代率的增加,再生混凝土梁下部根状裂缝数目增多、间距减小.研究表明:平截面假定适用于再生混凝土梁,再生混凝土梁的破坏形态及承载力-挠度曲线与普通混凝土梁相似;现行规范中开裂弯矩公式、极限承载力公式和挠度计算公式不适用于再生混凝土梁,建议将挠度计算值乘以1.3,开裂弯矩和极限承载力计算值乘以与再生粗骨料取代率相关的修正系数.     

冻融循环下废弃纤维再生混凝土与钢筋的黏结性能

首先通过冻融循环试验,研究冻融循环次数、再生骨料取代率、废弃纤维体积分数对再生混凝土与钢筋黏结性能的影响.其次从能量守恒与耗散的角度分析黏结性能损伤机理.最后基于损伤和强度劣化理论建立了黏结-滑移模型.结果表明：废弃纤维再生混凝土与钢筋的黏结性能随着冻融循环次数和再生骨料取代率的增大而降低;在再生混凝土中掺入废弃纤维可以显著提升黏结性能;当废弃纤维体积分数为0.12%时,黏结强度提升了11.35%;建立的黏结-滑移模型较好地表征了黏结强度与相对抗压强度之间的关系.     

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。     

再生混凝土梁抗弯承载力计算适用性研究

通过对3组15个不同再生粗骨料取代率、配筋率的梁在集中荷载作用下进行抗弯性能试验研究,分析再生骨料取代率对再生混凝土梁满足平截面假定、挠度变形、裂缝宽度以及极限承载力等方面的影响,同时对现行GB 50010—2002《混凝土结构设计规范》中混凝土正截面极限承载力计算公式计算再生混凝土梁极限承载力的适用性进行探讨。研究结果表明:在同级荷载作用下,再生混凝土梁较天然混凝土梁裂缝开展快、裂缝最大宽度大、抗弯刚度降低快;在逐级加载过程中无论再生粗骨料取代率大小,再生混凝土梁正截面混凝土应变变化仍满足平截面假定要求;按现行规范公式计算再生混凝土梁的极限承载力是可行的,但缺少相应的再生骨料取代率影响因子,针对此问题提出建议公式与调整系数,并通过数据分析证明其满足基本要求。     

再生砖轻骨料混凝土梁正截面抗弯性能研究

利用陶粒和以废砖为主的再生骨料制成7根不同再生砖骨料取代率(0,20%,40%,60%,80%,100%)的钢筋混凝土梁,通过正截面承载力试验,对相同强度等级的普通混凝土梁和再生砖轻骨料混凝土梁的正截面抗弯受力特点、破坏形式、裂缝开展特点、极限承载力,平截面假定进行了研究。对比分析2类梁受弯性能的异同点。试验结果表明:再生砖轻骨料混凝土梁与普通混凝土梁的受弯过程相似,都符合平截面假定,并且受取代率的影响较小。由于再生砖轻骨料混凝土梁质轻,与普通混凝土梁抗弯性能相差不大,具有一定的优越性,可以应用于工程中。     

混杂纤维增强RAC梁抗剪性能有限元分析

以一根普通混凝土梁、取代率为50%的再生混凝土梁和含量为0.3%的混杂纤维的增强型再生混凝土梁为试验,通过3组15块标准试件测得各个混凝土的基本性能,采用有限元软件ABAQUS对三根无腹筋简支梁进行抗剪性能模拟分析,并对相应的挠度、箍筋应变曲线和极限抗剪承载力指标进行对比。分析表明:模拟出的梁极限受剪承载力与试验值偏差较小,取代率和混杂纤维的掺入使梁在塑形阶段力学性能差于普通混凝土梁,受剪区的混凝土提前发生开裂、箍筋更早的受剪,对斜截面无腹筋受剪梁抗剪作用较小。     

再生混凝土梁受弯性能试验研究

通过试验比较了4根再生混凝土梁和1根天然混凝土梁在集中荷载作用下的抗弯性能,分析了再生骨料取代率对再生混凝土梁承载力、抗裂度、变形以及裂缝宽度等方面的影响,并对现行《混凝土结构设计规范》中混凝土正截面极限承载力公式对再生混凝土梁极限承载力计算的适用性进行探讨。研究结果表明:在同级荷载作用下再生混凝土梁较天然混凝土梁裂缝开展快、裂缝最大宽度大,抗弯刚度降低快;在逐级加载过程中无论再生骨料取代率大小,再生混凝土梁正截面应变变化仍满足平截面假定要求;按现行规范公式计算再生混凝土梁的极限承载力安全可行但安全储备有所减小。     

再生粗骨料混凝土梁抗弯性能试验研究

通过对4组再生粗骨料混凝土粱和1组普通混凝土粱的对比试验分析,主要研究在相同混凝土强度下,不同取代率的再生粗骨料混凝土梁和普通混凝土梁在抗弯性能上的差异和共同点.试验结果分析表明:再生混凝土梁的受弯过程仍有弹性、开裂、屈服、破坏四个明显的特征;再生混凝土粱的极限承载力小于普通混凝土梁,并随着取代率的增加有减小的趋势;再生混凝土粱的抗弯刚度小于普通混凝土梁;再生混凝土抗裂度比普通混凝土差.     

自燃煤矸石骨料取代率对钢筋混凝土梁受弯性能的影响

采用大宗工业固废——自燃煤矸石破碎得到的骨料配制煤矸石混凝土,可一定程度上缓解工程建设对天然砂石的需求。为研究自燃煤矸石粗、细骨料掺量对钢筋混凝土梁受弯性能的影响,设计了3组(每组3个)混凝土抗压强度相同的受弯钢筋混凝土梁试件,包括单掺100%煤矸石细骨料,双掺100%煤矸石粗、细骨料以及钢筋普通混凝土对比试件,通过静力试验得到试件的破坏模式、荷载-位移曲线、荷载-应变曲线等;基于前期试验结果提出自燃煤矸石混凝土的材料性能预测公式,采用ABAQUS软件建立钢筋煤矸石混凝土梁受弯构件有限元模型,利用现有试验数据验证有限元模型的可靠性,并通过足尺模型参数分析进一步量化煤矸石粗、细骨料取代率对钢筋混凝土梁受弯性能的影响。结果表明：采用自燃煤矸石骨料对钢筋混凝土梁受弯承载力的影响较小,相比普通混凝土梁,单掺100%自燃煤矸石细骨料时,开裂弯矩与极限弯矩分别提高5.44%和2.00%,双掺100%煤矸石粗、细骨料时,开裂弯矩与极限弯矩分别降低3.91%和5.91%;自燃煤矸石骨料的掺入对正常使用阶段的抗弯刚度影响明显,采用单掺100%自燃煤矸石细骨料及双掺100%煤矸石骨料时构件抗弯刚度分别降低4.1%和28.1%。煤矸石粗、细骨料对钢筋煤矸石混凝土梁受弯性能的影响是耦合的,与钢筋普通混凝土梁相比,采用单掺50%粗骨料取代率、单掺100%细骨料取代率或者双掺50%粗、细骨料取代率时,钢筋煤矸石混凝土梁的受弯性能指标降低幅度均在10%以内。