再生混凝土临界破坏特征及单轴压缩损伤本构方程

制作了5组不同再生粗骨料取代率的再生混凝土棱柱体试件并进行单轴压缩试验,采集棱柱体试件单轴受压全过程声发射(AE)参数,绘制单轴压缩应力-应变曲线。通过分析声发射能量参数,绘制压缩破坏过程中时间-声发射累计能量曲线,采用幂函数Power公式对该曲线进行拟合,将试验曲线与拟合曲线进行对比,结合能量加速释放理论对再生混凝土损伤过程声发射能量释放规律进行分析;将声发射累计能量突增的时刻视为临界破坏点,用受压全过程采集的声发射振铃计数定义损伤变量,考虑再生掺量带来的初始损伤,用再生粗骨料取代率百分数定义再生参数,借助Weibull统计方法与损伤理论建立声发射损伤演化模型,建立考虑再生粗骨料初始缺陷影响的声发射损伤本构方程,并将新建方程拟合应力-应变曲线与试验曲线进行对比。结果表明：拟合曲线与试验曲线吻合良好,新方程能够较好地描述再生混凝土的损伤演化过程。     

冻融后煤矸石混凝土受压损伤声发射特性

为了研究冻融循环作用后煤矸石混凝土的受压损伤特性,基于声发射技术,对冻融循环作用0,25,35,45次后的煤矸石混凝土进行单轴抗压试验,对煤矸石混凝土受压破坏全过程中的损伤特性进行动态分析;依据冻融循环后煤矸石混凝土受压破坏过程中所释放的声发射能量,对其内部损伤程度进行定性分析,并依据声发射事件累计计数建立了煤矸石混凝土损伤演化模型.研究表明:随着冻融循环次数的增加,煤矸石混凝土的初始损伤程度增大,峰值应力减小,脆性表现明显;依据声发射事件累计计数建立的损伤演化模型与试验结果符合较好,为研究冻融环境下的煤矸石混凝土损伤演化规律提供了参考.     

煤矸石混凝土轴心受压声发射特性与损伤模型研究

对煤矸石粗集料取代率分别为0%,20%,40%,60%的4组煤矸石混凝土进行了轴心受压试验,并使用声发射(AE)技术对煤矸石混凝土受压破坏过程中的损伤演化规律进行动态分析.根据煤矸石混凝土受压损伤时所释放的声发射信号与能量,定性分析了材料的损伤程度,并以声发射参数为基础建立了煤矸石混凝土损伤演化方程与损伤本构模型.结果表明:煤矸石混凝土轴心受压应力-应变全曲线形状与普通混凝土基本一致,随着煤矸石粗集料取代率的增大,煤矸石混凝土的峰值应力略有下降,但下降幅度不大;声发射参数可有效描述煤矸石混凝土损伤的演化规律,且随着煤矸石粗集料取代率的增大,煤矸石混凝土的耗能能力减弱;以声发射参数为基础建立的煤矸石混凝土轴心受压损伤本构模型与试验结果吻合较好,可以为煤矸石混凝土的理论研究与工程应用提供可靠的依据.     

掺锂渣再生粗骨料混凝土梁变形性能试验研究

为分析掺锂渣再生粗骨料混凝土梁的变形性能,设计并制作了9根不同锂渣掺量及不同再生粗骨料取代率的试验梁,对其抗弯变形性能进行分析。结果表明:掺锂渣再生粗骨料混凝土梁受弯过程大致满足平截面假定。锂渣和再生粗骨料都可以提高梁试件的正常使用极限荷载,且锂渣对其影响更明显。梁试件跨中挠度随锂渣掺量的增加而减小,随再生粗骨料取代率的增加而先减小后增大。现行规范中关于正常使用极限荷载和挠度验算的相关规定和公式适用于掺锂渣再生粗骨料混凝土受弯梁,且计算偏于安全。     

不同含水率泥质粉砂岩破裂声发射特性试验研究

以干燥、自然和饱和含水3种典型状态的泥质粉砂岩为研究对象,进行单轴压缩破坏全程声发射检测试验,研究了3种状态下岩石破裂的力学和声发射特性的不同。研究结果表明:含水使得泥质粉砂岩软化,且峰值应力和弹性模量均随含水率的增加而减小,变形特征由脆性逐渐向延性转化;声发射累计事件数、声发射事件率峰值、声发射累计绝对能量、声发射绝对能率峰值等声发射参数均随含水率的增加而减少,即含水使得泥质粉砂岩损伤破裂程度减小,破裂全程能量释放水平降低;根据试验所得声发射累计事件数和累计绝对能量随时间变化曲线,得出含水率使得泥质粉砂岩由“突发型”的脆性破坏向“平稳型”的延性破坏过渡。     

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。     

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.     

再生混凝土悬臂梁阻尼性能与损伤关系的试验研究

再生混凝土结构构件非弹性阶段阻尼性能与其损伤程度密切相关。以再生粗骨料取代率 及其粒级为主要参数,采用悬臂梁低周反复加载和自由衰减振动的交叉试验,研究再生混凝土 悬臂梁在不同损伤阶段的阻尼性能,建立悬臂梁阻尼比与损伤指数的定量关系,探讨悬臂梁裂 缝发展对其阻尼和损伤演变的影响。研究结果表明：再生混凝土悬臂梁阻尼比随损伤指数先增 大后减小,峰值阻尼比是初试弹性阶段阻尼比的2~3倍;损伤指数相同时,再生混凝土悬臂梁阻 尼比随再生粗骨料取代率的增加而增大,随再生粗骨料粒径的减小而增大;再生粗骨料的基本 性质、取代率及其粒级对再生混凝土结构构件的阻尼比和损伤指数影响显著;再生混凝土悬臂 梁阻尼性能和损伤指数的演变与悬臂梁裂缝数量、开展高度及宽度的发展密切相关。     

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。     

再生粗骨料混凝土压缩徐变特性的研究

通过对再生粗骨料取代率为0%、50%、100%的混凝土试件进行徐变试验,研究再生粗骨料混凝土的徐变特性。结果表明:再生粗骨料混凝土的基本徐变和总徐变都随再生粗骨料取代率增大而增大,并且再生粗骨料取代率对再生粗骨料混凝土总徐变的影响大于对基本徐变的影响。基于试验结果,分析了徐变过程中的再生粗骨料、新砂浆、旧砂浆的相互作用机理,引入了新砂浆、旧砂浆与再生粗骨料混凝土徐变的关系计算模型,即修正的Neville徐变模型。利用该模型,计算了旧砂浆在再生粗骨料混凝土基本徐变和总徐变过程中的徐变量。基于ANSYS软件,建立了再生粗骨料混凝土的二维随机凸集料模型,以验证修正的Neville徐变计算模型的可靠性,并采用该有限元模型,分析再生粗骨料随机分布对再生粗骨料混凝土徐变的影响。最后,基于提出的修正Neville模型,建立了能够计算旧砂浆徐变、反映旧砂浆含量和性能的再生粗骨料混凝土徐变预测模型。     

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。     

高温后钢筋再生混凝土梁受力性能试验及承载力计算

为了研究高温后钢筋再生混凝土梁的受力性能,以再生粗骨料取代率、历经最高温度、混凝土强度、剪跨比为变化参数,设计了34个试件（其中高温后试件26个,常温对比试件8个）进行静力加载试验。观察了试件的破坏过程及其破坏形态,得到了烧失率、荷载-挠度曲线、截面应变分布、峰值荷载、峰值挠度等受力性能指标,分析各参数对其承载能力、挠度、延性、损伤等的影响。同时,对高温后钢筋再生混凝土梁受弯及受剪承载力的计算公式进行了推导。研究结果表明：高温后钢筋再生混凝土梁的破坏形态与其在常温下的相似,根据剪跨比的不同,发生了剪切斜压破坏和弯曲破坏;高温后试件的烧失率在0.44%~8.95%之间,随着温度和取代率的提高,烧失率逐渐增大;高温后钢筋再生混凝土梁的剩余承载力、峰值挠度及延性均不低于高温后普通钢筋混凝土梁;随着取代率的增大,承载力和延性呈先提高后降低的趋势,峰值挠度和损伤则逐渐增大;温度越高,承载力、峰值挠度和延性越低,损伤越重;剪跨比的增大使其承载力降低,峰值挠度增大;提高混凝土强度,能有效提高高温后再生混凝土梁的承载力,减小其峰值挠度。     

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.     

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。     

再生混凝土压-剪应力下受力性能与破坏准则

为了研究再生混凝土在压剪复合受力下的力学性能,利用真三轴试验机对30组再生混凝土立方体试件分别进行了直接剪切和压剪性能试验,对比了试件破坏形态的差异,分析了再生粗骨料取代率、水灰比及压应力比对剪切强度的影响,选用不同破坏准则对压剪复合作用下的强度进行了分析。结果表明：再生混凝土直剪及压剪复合受力破坏形态与普通混凝土相似,直剪强度随再生粗骨料取代率增大而减小,随水灰比增大而减小;压剪复合受力状态下,再生混凝土的极限剪应力随着压应力比的增大呈增幅逐渐减小的增大趋势;通过方差计算,定量分析了压应力比和再生粗骨料取代率两个因素对压剪复合应力下再生混凝土立方体试件剪切强度的影响程度,发现压应力比对剪切强度的影响更明显。选用不同强度准则对试验数据进行分析,得出基于八面体应力空间的破坏准则与试验结果吻合程度最高,且随着再生粗骨料取代率的增加,该准则的精度也逐渐提高。     

钢纤维再生混凝土T形梁抗剪性能试验研究

为研究再生混凝土T形梁的抗剪性能,以再生骨料取代率、钢纤维体积率、配箍率和剪跨比为参数设计了5个再生混凝土T形梁。通过单调加载试验,对再生混凝土T形梁的破坏特征、承载力、变形能力以及钢筋应变结果进行了研究,并基于现有规范和试验数据对各试件的峰值承载力计算方法进行了研究。结果表明,梁的抗剪承载力受再生粗骨料的影响较小,但再生粗骨料的使用会降低梁的刚度及变形能力,使梁的剪切脆性破坏特征更为明显;掺加钢纤维或增大配箍率均可以提高梁的承载力和变形能力,有效改善再生混凝土梁的剪切脆性破坏情况;试件的承载能力随剪跨比的减小而增大,但其变形能力随之降低;修正方法得到的抗剪承载力计算值与试验值相比误差较小,可为再生混凝土梁的抗剪设计提供参考。     

再生粗骨料混凝土材料与梁抗剪性能研究

通过再生粗骨料混凝土一系列试验,研究了再生粗骨料混凝土的材料特性和梁的抗剪性能,主要包括再生粗骨料混凝土的配合比、抗压强度、弹性模量和再生混凝土简支梁的抗剪性能等。结果表明：相对于普通混凝土,随着再生粗骨料取代率的增加,再生粗骨料混凝土具有强度和弹性模量降低等特点；再生粗骨料混凝土梁斜截面在受力过程中,梁的变形和斜裂缝开展情况与普通混凝土梁基本相似,但随着再生粗骨料取代率的增加,再生混凝土梁的抗剪承载能力也有下降的趋势。     

再生混凝土叠合梁受弯力学性能试验研究

设计了3根再生混凝土叠合梁,受拉钢筋配筋率分别为0.5%、1.0%、1.5%,预制部分采用普通混凝土,叠合部分采用100%再生粗骨料取代率的再生混凝土。另外设计了1根整浇梁,全部采用再生粗骨料取代率的再生混凝土。通过受弯性能试验,得到挠度和裂缝发展规律以及破坏特征。运用Ansys软件对叠合梁进行了非线性有限元分析。试验结果和数值分析表明,再生混凝土叠合梁的受弯力学性能和普通混凝土梁受弯性能接近,其受弯承载力可采用普通混凝土梁的计算方法进行计算。采用再生混凝土的弹性模量,利用现有规范GB 50010—2002短期刚度计算公式得到的挠度,需乘以0.8的修正系数后才适用于再生混凝土叠合梁。     

再生混凝土无腹筋梁抗剪性能试验研究

通过13根再生混凝土梁与普通混凝土梁的对比试验,对再生粗骨料取代率、剪跨比等因素对再生混凝土梁斜截面受力和变形性能的影响进行探讨。试验结果表明:再生混凝土梁比普通混凝土梁变形和斜裂缝宽度稍大;随着再生粗骨料取代率的增加,再生混凝土梁的抗剪承载力略有下降的趋势;随着剪跨比的增加,抗剪承载力减小。根据13根再生混凝土梁的剪切破坏结果,依据极限平衡理论,提出再生混凝土梁受剪承载力的计算公式。