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。     

短龄期再生混凝土三轴受压力学性能及其本构关系

为研究短龄期再生混凝土的三轴受压力学性能,以龄期和围压值为变量,设计了14个圆柱体再生混凝土试件进行三轴受压试验,观察其破坏形态,获取应力-应变曲线、峰值应力、峰值应变以及弹性模量等数据.基于试验数据分析了龄期和围压值对再生混凝土三轴受压力学性能的影响规律,建立了短龄期再生混凝土三轴受压的峰值应力、峰值应变和弹性模量的计算公式,并建立了再生混凝土三轴受压状态下的应力-应变本构方程.结果表明:短龄期再生混凝土的峰值应变、弹性模量受龄期影响较大,随着龄期的延长,峰值应变减小,而弹性模量却显著增大;围压值对再生混凝土的峰值应力、峰值应变和弹性模量均有显著影响.采用CEB-FIP(1990)规范中方法计算的再生混凝土三轴抗压强度值与实测值吻合较好.     

不同强度等级箍筋约束混凝土柱设计方法

当约束混凝土柱的体积配箍率大于某一限值时,在受压破坏时会出现约束箍筋达不到其受拉屈服强度的问题。为此,基于收集的试验数据,建立了以体积配箍率、箍筋受拉屈服应变以及非约束混凝土轴心抗压强度为变量的约束混凝土抗压强度和峰值应变计算公式。将该约束混凝土抗压强度计算公式与传统约束混凝土抗压强度计算公式联立,得到了不同强度等级箍筋体积配箍率上限值。结果表明:体积配箍率上限值随箍筋抗拉强度的提高而降低;在体积配箍率上限值范围内,约束混凝土抗压强度与峰值压应变随体积配箍率和箍筋受拉屈服强度的增大而提高。     

再生混凝土常规三轴受压性能试验研究

进行了12个再生混凝土试件常规三轴受压试验考察围压值和取代率对再生混凝土破坏形态、应力-应变曲线、力学性能指标的影响。研究结果表明:常规三轴受压状态下,再生混凝土均为剪切破坏,破坏时有较明显的脆性;再生混凝土的峰值应力、峰值应变、弹性模量随围压值增大而显著提高但受取代率的影响不大;增大围压值能有效提高再生混凝土的延性性能和耗能能力。     

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。     

混凝土受压力学性能统一计算方法

目前国内对普通混凝土(C60以下)、高强混凝土(C60～C100)和超高强混凝土(C100以上)的力学性能指标采用分区描述,导致不同计算公式在分区边界处计算结果误差较大,且适用性较差。本文通过对国内大量的普通混凝土、高强混凝土和超高强混凝土轴心受压试验研究资料的重分析发现混凝土强度等级在C10～C140范围时其各力学性能指标均具有连续变化规律。本文基于统计分析方法,提出了适用于各种混凝土强度等级的尺寸换算系数、轴心抗压强度、弹性模量、轴心受压峰值应变和混凝土轴心受压应力-应变全曲线等统一计算公式,其计算结果与实测结果吻合较好。本文研究成果对进一步开展混凝土结构的非线性有限元分析和设计具有参考价值。     

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。     

高温后再生混凝土力学性能研究

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。     

含碎红砖再生混凝土基本力学性能及其应力-应变关系

来源于拆迁工程的废弃混凝土中,不可避免地会混入废弃红砖,碎红砖对再生混凝土力学性能影响显著。为研究含碎红砖再生混凝土的基本力学性能及其受压应力-应变本构关系,以碎红砖掺量为主要试验参数,进行了再生混凝土立方体抗压强度、弹性模量及棱柱体轴心受压应力 应变全曲线试验,量化了红砖掺量对再生混凝土力学性能的影响。基于试验结果,引入红砖取代率这一关键参数,对现有再生混凝土应力-应变关系表达式进行修正,提出了含碎红砖再生混凝土应力-应变关系表达式,并将现有试验结果与公式预测结果进行对比,验证了公式的可靠性。研究表明,碎红砖的掺入会降低再生混凝土的抗压强度,显著增大混凝土峰值应变与泊松比,使混凝土横向变形系数在更低的荷载等级下即迅速增大。     

再生混凝土受压应力-应变本构关系研究

通过改变石粉(SP)含量(0、5%、10%、15%)和再生粗骨料(RCA)取代率(0、33%、66%、100%)进行了48个棱柱体受压应力-应变全曲线试验,研究了石粉、再生粗骨料对机制砂再生混凝土轴心抗压强度、峰值应变和弹性模量的影响。基于损伤力学原理,参考已有的普通混凝土应力-应变本构关系,建立了机制砂再生混凝土单轴受压应力-应变本构方程。结果表明:理论曲线与试验数据吻合度较好。     

混杂纤维超高性能混凝土力学性能尺寸效应

为研究钢-聚丙烯混杂纤维超高性能混凝土（HF-UHPC）的力学性能尺寸效应规律,考虑纤维参数的影响,对不同尺寸HF-UHPC试件开展立方体抗压强度和轴心受压力学性能试验.结果表明：随着钢纤维掺量和钢纤维长径比的增加,试件立方体抗压强度、轴心抗压强度和轴心受压峰值应变的尺寸效应更加显著;随着聚丙烯纤维掺量的增加,试件立方体抗压强度、轴心抗压强度和轴心受压峰值应变的尺寸效应变化幅度较小,呈现先减后增趋势;试件弹性模量的尺寸效应受混杂纤维参数影响很小,可忽略不计.此外,基于试验结果揭示了试件抗压强度尺寸效应产生机理,并建立了试件抗压强度尺寸效应律参数的计算公式,可用于不同尺寸试件的抗压强度计算.     

再生混凝土单轴受拉性能试验研究

通过5组再生混凝土棱柱体试件的单轴直接拉伸试验,探讨了相同有效水灰比之下,再生粗骨料取代率对再生混凝土抗拉强度与变形的影响规律.结果表明,随着再生粗骨料取代率从0增加到100%,再生混凝土的抗拉强度与受拉原点切线模量逐渐下降,而峰值拉应变呈略微增加趋势.在对试验数据进行统计回归的基础上,最后提出了包括受拉本构关系在内的再生混凝土受拉性能计算公式,该公式可在再生混凝土结构和构件的非线性分析中参考使用.     

纤维掺量对聚丙烯纤维再生砖混凝土力学性能的影响

通过制备8种不同纤维掺量的聚丙烯纤维再生砖混凝土(PFRB混凝土)进行单因素试验,分析纤维掺量对其力学性能(立方体抗压强度、轴心抗压强度和劈裂抗拉强度)的影响,得到了立方体抗压强度和轴心抗压强度、立方体抗压强度和劈裂抗拉强度之间的关系式,并建立了不同纤维掺量下PFRB混凝土受压应力-应变全曲线方程。试验发现:随着纤维掺量增大,PFRB混凝土的轴心抗压强度、立方体抗压强度和劈裂抗拉强度均先增加后降低,并且都在纤维掺量为0.1%时达到最大。     

再生混凝土柱受压性能试验研究

通过对12根不同再生骨料取代率配置500 MPa级钢筋的混凝土柱受力性能进行试验,分析再生混凝土柱的受压构件破坏形态、构件侧向挠度曲线、混凝土应变、钢筋应变等特征。将试验结果与按规范确定的承载力进行对比。研究结果表明,再生混凝土柱的破坏过程、形态、跨中侧向挠度曲线、混凝土应变、钢筋应变与普通混凝土区别不明显,取代率对柱的承载力影响不大。GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》规定计算的受压承载力与试验结果符合良好,500 MPa级钢筋在再生混凝土柱中与混凝土协同工作性能较好,其抗拉强度和抗压强度均能得到充分发挥。在受压承载力计算中,500 MPa级钢筋的抗拉和抗压强度的设计值按GB 50010—2010规定取值均有较大安全储备。     

橡胶粉改性再生混凝土基本力学性能研究

完成了橡胶粉改性再生混凝土基本力学性能的试验研究,主要研究了不同橡胶粉取代率、再生混凝土粗骨料取代率、橡胶粉粒径大小对橡胶粉改性再生混凝土立方体抗压强度、轴心抗压强度、劈裂抗拉强度的影响。基于试验数据的统计回归,给出了橡胶粉改性再生混凝土各项强度指标之间的关系式。     

钢纤维增强地聚物再生混凝土单轴受压全曲线试验

为增强再生混凝土的抗压强度及延性,并进一步减少水泥制备造成的碳排放,采用粉煤灰/矿渣基地聚物100%取代再生混凝土中的普通硅酸盐水泥,并掺入钢纤维制备出钢纤维增强地聚物再生混凝土(SFGRC)。为研究其抗压性能,配制得到再生粗骨料取代率分别为0%、30%、50%、70%和100%,及钢纤维体积掺量分别为0%、0.5%、1.0%和1.5%的14组钢纤维增强地聚物再生混凝土试件,并进行单轴受压全曲线试验。结果表明：随着钢纤维的掺入,SFGRC的破坏模式由脆性向延性转变;立方体抗压强度、峰值应力对应应变、受压韧性及延性随钢纤维掺量的增加而增加;立方体抗压强度、弹性模量及受压韧性随再生粗骨料取代率的增加而降低,但峰值应力对应应变增加。引入钢纤维体积掺量和再生粗骨料取代率,对Carreira-Chu混凝土单轴受压本构模型的下降段进行修正,提出了适用于SFGRC的单轴受压本构模型,其计算结果与相应试验结果均吻合良好。     

纳米二氧化硅改性再生混凝土力学性能试验研究

对再生混凝土以及经过0.5%~1.5%的纳米二氧化硅改性的再生混凝土进行了轴心抗压试验和劈裂抗拉试验,研究掺入不同掺量的纳米二氧化硅对再生混凝土抗压强度、劈裂抗拉强度、弹性模量和泊松比等力学性能的影响。试验结果表明:当纳米二氧化硅掺量为0~1.5%时,纳米改性再生混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度和峰值应变均比未改性前高,而泊松比却有所降低,纳米二氧化硅对再生混凝土的力学性能有一定的增强作用。     

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。     

再生砖粗骨料混凝土单轴受压力学性能研究

完成了再生砖粗骨料混凝土的单轴受压力学性能试验,研究了不同取代率对再生砖粗骨料混凝土的立方体抗压强度、棱柱体抗压强度、弹性模量的影响。研究结果表明:再生砖粗骨料混凝土的立方体抗压强度、棱柱体抗压强度、弹性模量随着取代率的不断增加而不断减小,但峰值应变却不断增大;基于试验数据,拟合得到了再生砖粗骨料混凝土的应变-应变关系曲线表达式。     

再生大骨料自密实混凝土力学性能研究

通过抗压强度、劈裂抗拉强度、峰值压应变、静态弹性模量和应力-应变关系试验,研究了自密实混凝土强度、再生大骨料强度、再生大骨料粒径对再生大骨料自密实混凝土(RCASCC)力学性能的影响。采用数据拟合的方法对国内外典型混凝土单轴受压应力-应变模型中的相关系数进行了修正,给出了适用于RCASCC的单轴受压本构模型,分别建立了RCASCC抗压强度、劈裂抗拉强度、峰值应变和弹性模量与自密实混凝土强度、再生大骨料强度、再生大骨料粒径的函数关系式,并对4种本构模型的拟合程度进行了比较分析。结果表明:所拟合的三次多项式型曲线和三角函数型曲线与实际应力-应变关系吻合程度相对较高。