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。     

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。     

Effects of coarse and fine aggregates on long-term mechanical properties of sea sand recycled aggregate concrete

Typical effects of coarse and fine aggregates on the long-term properties of sea sand recycled aggregate concrete (SSRAC) are analyzed by a series of axial compression tests. Two different types of fine (coarse) aggregates are considered: sea sand and river sand (natural and recycled coarse aggregates). Variations in SSRAC properties at different ages are investigated. A novel test system is developed via axial compression experiments and the digital image correlation method to obtain the deformation field and crack development of concrete. Supportive results show that the compressive strength of SSRAC increase with decreasing recycled coarse aggregate replacement percentage and increasing sea sand chloride ion content. The elastic modulus of SSRAC increases with age. However, the Poisson’s ratio reduces after 2 years. Typical axial stress–strain curves of SSRAC vary with age. Generally, the effect of coarse aggregates on the axial deformation of SSRAC is clear; however, the deformation differences between coarse aggregate and cement mortar reduce by adopting sea sand. The aggregate type changes the crack characteristics and propagation of SSRAC. Finally, an analytical expression is suggested to construct the long-term stress–strain curve of SSRAC.     

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。     

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.     

钢筋高强再生混凝土足尺梁长期荷载作用下变形性能试验研究

为研究钢筋高强再生混凝土梁长期荷载下的变形性能,进行了6根足尺梁试件变形性能试验研究。梁截面尺寸为200mm×300mm,长3300mm,净跨3000mm;各梁配筋相同,纵筋配筋率1.13%,体积配箍率0.54%,纵筋净保护层厚度20mm;混凝土为再生粗骨料混凝土,细骨料为天然砂,再生粗骨料取代率分别为0%、33%、66%、100%,再生混凝土设计强度等级为C55~C60;针对两种不同持荷水平,进行了长期荷载试验。试验中得到了荷载、梁挠度、温度、湿度随时间的变化情况。分析了不同持荷水平、不同再生粗骨料取代率梁的挠度随时间变化的规律;拟合得到了挠度-时间关系曲线及其表达式。研究表明：低持荷水平下（加载弯矩与屈服弯矩比值为0.29）高强再生混凝土梁徐变挠度比天然骨料混凝土梁的略大,挠度增大系数比高持荷水平下（加载弯矩与屈服弯矩比值为0.46、0.47）的梁挠度增大系数略大;再生粗骨料混凝土梁长期荷载下挠度增大系数可按普通混凝土梁挠度增大系数的1.1倍采用;曲线拟合及分段线性拟合得到挠度计算值与实测值吻合较好。     

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。     

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公式。通过对再生混凝土结构延性受应变率和再生粗骨料取代率影响的变化规律量化分析,给出了位移延性系数的应变率影响因子计算公式。通过对所建议模型预测分析,并与试验结果进行校核,验证了计算模型的合理性。文章的研究工作为再生混凝土率敏感性等基础性问题研究提供理论依据,同时以期为再生混凝土的推广、工程应用以及抗震优化设计提供技术支撑。     

再生混凝土的抗压强度特征

基于大量相关文献的分析研究，本文较为全面地介绍了国内外关于再生混凝土抗压强度特征的研究成果。主要包括再生混凝土抗压强度较普通混凝土的变化，再生混凝土抗压强度的变异特性，再生混凝土抗压强度与水灰比的关系，再生混凝土抗压强度随龄期的发展规律，再生骨料强度以及再生骨料取代率对再生混凝土抗压强度的影响。在此基础上，提出了关于再生混凝土抗压强度需要进一步研究的问题。     

长龄期再生混凝土弹性模量及泊松比试验研究

为了揭示与时间效应相关的再生混凝土本构特性,制作了33个再生混凝土棱柱体试件进行单轴抗压试验,重点考察了经历两年静置的再生混凝土试件弹性模量及泊松比的变化规律,并提出了相关建议公式。结果表明:随着骨料取代率提高,再生混凝土的脆性性质较为显著;由于时间控制起了很大的作用,再生混凝土的轴心抗压强度和弹性模量较之普通混凝土及标准龄期计算值有较大提高;泊松比的变化不明显,其值相对稳定,且在高取代率时其泊松比数值比普通混凝土有所降低。     

再生粗骨料混凝土立方体抗压强度试验研究

鉴于再生粗骨料来源的多样性,RAC(再生混凝土)的立方体抗压强度(frc)也会有所不同。为探讨不同粗骨料来源RAC的立方体抗压强度frc之间的差异性,选取了具有典型代表性的旧房拆迁、高强桩基、市政工程、科学研究等四种不同来源的废混凝土,经破碎加工成四种再生粗骨料,分别选取了25%、50%、75%和100%四种取代率,配置成四种RAC,测其frc抗压强度。结果表明,再生粗骨料取代率对RAC frc抗压强度影响较大,而不同粗骨料来源对RAC的frc影响并不明显。     

再生骨料混凝土渗透性试验研究

对粗骨料取代率为100％的再生混凝土氯离子渗透性进行了试验研究,分析了不同强度等级下再生混凝土的氯离子渗透性,并与相同强度等级的普通混凝土进行了对比研究。结果表明：随着强度的提高,再生混凝土的抗氯离子渗透性相应提高;在相同强度等级下,再生混凝土与普通混凝土的氯离子渗透性相差不大。     

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.     

再生骨料混凝土在某框架结构中的应用及长期应变监测

以再生骨料混凝土在框架结构中的应用为工程背景,将分布于框架结构对称位置的再生及普通混凝土构件进行长期监测,分析再生骨料混凝土应用于不同类型构件的可行性。在实验室测试原位浇筑的再生与普通骨料混凝土抗压强度,在现场对再生及普通骨料混凝土梁、板、柱构件进行混凝土应变的长期对比监测。分析结果表明：采用优化配合比设计的再生骨料混凝土,其强度略低于普通骨料混凝土;当再生骨料混凝土应用于各类实体构件时,其早龄期抵抗由于干缩效应引起的拉应变的能力优于普通骨料混凝土,但再生骨料混凝土抵抗由于荷载及温度变化引起变形的能力劣于普通骨料混凝土;再生骨料混凝土各类构件应变发展与普通构件相当,再生骨料混凝土可应用于框架结构的梁、板、柱等构件中。     

再生细骨料混凝土材料性能与结构行为研究评述

国内外采用再生粗骨料制备再生骨料混凝土技术已较为成熟,已有成功的示范工程应用,在一定程度上缓解了工程对天然粗骨料的需求。然而,占再生骨料总质量约4%～60%的再生细骨料难以高效利用,造成资源浪费,加剧天然砂短缺趋势。文章基于大量的文献研究,旨在深入剖析再生细骨料混凝土材料与结构性能,揭示包括工作性能、力学性能和结构行为在内的再生细骨料混凝土性能特征,找出内在劣化规律,提炼再生细骨料混凝土应用和研究的目标和方向,为安全推广再生细骨料混凝土应用提供理论基础和研究依据。研究表明,再生细骨料的微观孔隙是造成再生细骨料混凝土性能复杂性的主要原因;再生细骨料对混凝土的工作性能和力学性能有不利影响,但通过调整水灰比和减水剂用量等方式,可以达到良好的工作性能和力学性能;相比相同抗压强度等级的天然骨料混凝土,再生细骨料混凝土的抗拉强度和弹性模量较低;再生细骨料混凝土构件的正截面承载能力与天然骨料混凝土构件相近,但其抗剪性能和与钢筋的锚固性能有待进一步研究。     

CFRP加固钢筋再生混凝土梁的弯曲性能研究

为研究再生混凝土梁的弯曲性能,进行了钢筋再生混凝土梁及其经CFRP加固后的受弯性能试验研究,分析了再生粗骨料取代率和CFRP加固层数对再生混凝土梁受力性能的影响,比较了钢筋再生混凝土梁加固前后的挠度和裂缝扩展情况。试验结果表明：再生混凝土梁的变形能力和受弯承载力较普通混凝土梁没有明显降低,但其刚度和延性均有所降低,可通过CFRP加固提高其刚度和极限荷载,但不能改善其变形能力; CFRP加固层数对钢筋再生混凝土梁的开裂荷载、屈服荷载和极限荷载影响较大,其中极限荷载受加固层数影响最大。通过理论计算和有限元分析,建立了钢筋再生混凝土梁及其经CFRP加固后的受弯承载力计算式,理论计算结果与钢筋再生混凝土梁的试验结果符合较好。研究成果可为再生混凝土梁的工程应用提供参考依据。     

静载与钢筋锈蚀共同作用对再生混凝土梁受弯性能影响

为研究静载与钢筋锈蚀共同作用下再生混凝土梁的受弯性能,考虑3种再生粗骨料取代率（0、50%、100%）及4种静载水平（0、0.2Mu1、0.4Mu1、0.6Mu1,Mu1为对比梁的受弯承载力）的组合,共设计了9根再生混凝土梁进行加速锈蚀试验与静力加载试验。试验结果表明：当再生粗骨料取代率由0%增加到100%时,纵向受拉钢筋最大质量损失率与平均质量损失率分别增大了12.1%和9.5%;对于再生粗骨料取代率为50%的锈蚀梁,当静载水平由0增加到0.6Mu1时,纵向受拉钢筋最大质量损失率与平均质量损失率分别增大了43.5%和60.6%,加载破坏时梁受拉裂缝数量减少了21.4%,梁底面受拉裂缝平均间距增大了29.8%,梁屈服荷载与极限荷载分别降低了13.8%和10.4%,屈服挠度与极限挠度分别降低了17.0%和21.2%;当纵向受拉钢筋质量损失率低于7%时,其与周围再生混凝土之间能保持有效黏结,锈蚀再生混凝土梁加载时发生弯曲破坏;锈蚀再生混凝土梁的承载力随再生粗骨料取代率的增加而降低,而跨中挠度随再生粗骨料取代率的增加而增大,但总体上变化幅度不大;正常使用荷载范围内,平截面假定适用于未锈蚀与锈蚀再生混凝土梁。