薄壁钢管再生混合柱的抗剪性能试验

通过27根薄壁钢管再生混合柱的剪切试验,考察废弃混凝土类型、废弃混凝土混合比、轴压比、剪跨比等因素对试件荷载-变形曲线和极限抗剪承载力的影响趋势。通过与试验数据对比,考察现有相关公式预测试件受剪承载力的有效性。基于试验结果,提出薄壁钢管再生混合柱的受剪承载力计算公式。研究表明:随着混合比增大,钢管再生混合柱的极限抗剪承载力总体呈现出逐渐降低的趋势;节段型钢管再生混合柱相比于块体型钢管再生混合柱具有更高的极限抗剪承载力;利用厚壁钢管混凝土柱公式计算得到的薄壁钢管再生混合柱的受剪承载力,总体上小于试验实测值。

薄壁方形钢管再生块体混合短柱轴压破坏研究

进行了薄壁方形钢管再生块体混合短柱的轴压试验,观察了其破坏形态与变形特征,测得了荷载与应变(或变形)关系曲线.分析了薄壁方形钢管再生块体混合短柱荷载与应变(或变形)关系曲线,探讨了再生块体与新拌混凝土组合层核心混凝土强度对试件受力性能和破坏形态的影响,提出了该种结构构件的理论破坏模型.结果表明:薄壁方形钢管再生块体混合短柱试件主要破坏形态为腰鼓形压皱破坏;在弹性阶段,钢管中截面和角部的应变增长均匀且二者纵向应变增长相对一致;在破坏阶段,不带肋试件呈现软化现象,带肋试件呈现加劲特性.组合层处的核心混凝土强度对试件的力学性能和破坏形态有较大影响.

薄壁方形钢管再生块体混合短柱轴压试验研究

为分析预测试件轴压承载力的有效性、轴压承载力提高系数和延性系数等轴压性能,以宽厚比、混合比、套箍系数及有无肋为试验主要研究参数,对15个薄壁方形钢管再生块体混合短柱进行轴压试验,分析试件的荷载-变形曲线、破坏形态、国内外相关公式。研究结果表明:在破坏阶段不带肋试件呈软化特性,带肋试件呈加劲特性;宽厚比相同时,带肋试件具有与全现浇试件相近的轴压承载力;混合比相同时,宽厚比为64、72带肋试件分别与宽厚比为72、80不带肋试件的轴压承载力相近;相关公式引入套箍系数计算精度较高;不带肋试件的轴压承载力提高系数与宽厚比和套箍系数呈抛物线关系,带肋试件呈线性关系,又均随混合比增大而减小;延性系数随套箍系数的增大而提高;通过对试验数据回归分析,推出不带肋和带肋薄壁方形钢管再生块体混合短柱的轴压承载力计算公式,其计算精度较好。

复式不锈钢管高强再生块体混凝土短柱轴压试验研究

在方不锈钢管混凝土中配置圆碳素钢管,可以改善方不锈钢管对核心混凝土约束效应低、变形能力差的特点,使复式不锈钢管混凝土(concrete-filled steel tube,CFST)截面具有较高的承载力、变形能力和抗火性能,减少普通钢结构的防腐和防火施工工序;钢管的约束效应也有利于弥补添加再生混凝土块体所带来的不利影响。开展16根复式不锈钢管高强再生块体混凝土短柱的轴压试验,考察了再生块体取代率、约束效应系数和新旧混凝土强度等参数对试件轴压力学性能的影响。研究结果表明:复式不锈钢管再生块体混凝土短柱试件的轴压承载力随再生块体取代率的增加而降低,替代率20%时承载力最大降低幅度为6.8%;试件破坏过程及破坏形态与普通复式不锈钢管混凝土短柱相似;内部圆钢管混凝土呈腰鼓型和剪切型破坏两种类型;复式不锈钢管再生块体混凝土短柱具有良好的变形能力和剩余承载力,超过峰值荷载后,荷载–位移曲线经过短暂下降,基本维持水平或略上升,所有试件的剩余承载力达到峰值荷载的63%以上。最后,提出了复式不锈钢管混凝土截面中钢管截面对核心混凝土的约束效应的简化方法,采用4种承载力计算方法进行轴压承载力的计算并对比,结果表明,考虑圆形截面部分的承载力乘以折减系数的假定具有较好的适用性,所得承载力的计算结果与试验结果吻合较好。

内置高强钢管的圆钢管混凝土柱轴压性能试验研究

开展了12根内置高强钢管的圆钢管混凝土柱的轴压试验,考察了内钢管屈服强度、内外钢管净距、内钢管取钢率、废旧混凝土块体取代率等因素对柱轴压性能的影响。研究表明:在总用钢量基本不变的情况下,通过适当减薄外钢管并在其内部设置高强内钢管,可使圆钢管混凝土柱的轴压承载力明显提高,同时柱的初始刚度也有所提高;适当增大内外钢管净距,可使柱的轴压承载力进一步增大;内钢管取钢率的改变以及废旧混凝土块体的采用,对该类柱的轴压行为影响不大;针对该类柱提出的改进的轴压承载力计算方法具有很好的预测精度。

再生块体混凝土板的冲切性能试验研究

开展了8块再生块体混凝土板的冲切试验,探讨了废旧混凝土块体、配筋率、板厚、板跨等参数对板冲切性能的影响,考察了不同规范预测再生块体混凝土板冲切承载力的有效性,建议给出了相应的修正系数.结果表明:当废旧混凝土强度低于新混凝土时,再生块体混凝土板的初始刚度与常规混凝土板几乎相同,但冲切承载力略有降低;配筋率和冲跨比保持不变时,为提高板的冲切承载力,增大板厚远比减小板跨(即减小柱距)更为有效;在板的冲切承载力计算中,合理考虑配筋的影响是十分必要的,冲跨比较小时现行规范的冲切承载力计算公式有待进一步完善;为使再生块体混凝土板的冲切承载力预测结果具有与常规混凝土板相似的安全性,建议对前者乘以0.95的修正系数.

配筋及不配筋再生块体/骨料混凝土的徐变行为

为揭示再生块体/骨料混凝土的徐变性能,以再生块体取代率、再生粗骨料取代率、冲洪积土再生砂取代率、荷载比和配筋率为参数,开展了37个再生块体/骨料混凝土试件的受压徐变试验。研究表明:无论配筋与否,再生块体/骨料混凝土的徐变度相比再生骨料混凝土都有所增加,其中不配筋情况下增幅为10.1%,配筋情况下当配筋率为1.16%和1.57%时增幅分别为13.4%和11.5%;随着新混凝土中再生粗骨料取代率从30%增至50%,配筋和不配筋再生块体/骨料混凝土的徐变度都有所增大,增幅分别为7.4%和11.4%;新混凝土的细骨料由河砂全部替换为冲洪积土再生砂,对配筋和不配筋再生块体/骨料混凝土的徐变行为几乎没有影响,但两者的收缩变形均有所减小;随着配筋率从1.16%增大到1.57%,无论是再生骨料混凝土还是再生块体/骨料混凝土的徐变度都随之减小,减幅分别为5.0%和6.6%;配筋使得再生骨料混凝土和再生块体/骨料混凝土的收缩变形都有所降低,且随配筋率升高降幅扩大;随着新混凝土中再生粗骨料取代率从30%增至50%,再生块体/骨料混凝土的弹性模量变化不大;新混凝土的细骨料由河砂全部替换为冲洪积土再生砂,对再生块体/骨料混凝土的弹性模量几乎没有影响;荷载比不超过0.4时,可近似认为再生块体/骨料混凝土的徐变度与荷载比无关。

再生块体混凝土的单轴受压试验

首先,将抗压强度分别为26.7,45.0,87.6 MPa的3种旧混凝土块体与普通商品混凝土进行混合浇筑,制作18个再生块体混凝土立方体试件和18个棱柱体试件.然后,进行立方体试件和棱柱体试件的单轴受压试验,研究旧混凝土的取代率及新旧混凝土的抗压强度差对再生块体混凝土受压力学性能的影响.结果表明:在添加低抗压强度(26.7,45.0 MPa)旧混凝土的试件中,新旧混凝土结合良好,界面难以辨别;在添加较高抗压强度(87.6 MPa)旧混凝土的棱柱体试件中,新旧混凝土的结合界面出现分离现象;试件的破坏形态似2个对顶的角锥形状;在新旧混凝土抗压强度差不变的情况下,再生块体混凝土的抗压强度、弹性模量、峰值应变随旧混凝土取代率的增加而降低,取代率对抗压强度影响较大,但对弹性模量、峰值应变的影响较小;在新旧混凝土抗压强度差不同、取代率相同的情况下,随着旧混凝土块体抗压强度的增大,再生块体混凝土的抗压强度、弹性模量、峰值应变均呈一定的上升趋势;再生块体混凝土的泊松比变化不明显,平均值约为0.212.

形状和取代率对再生混合混凝土抗压性能的影响

为了研究由废弃混凝土块体和新混凝土组成的再生混合混凝土的抗压性能,对立方体、棱柱体和圆柱体试件进行了单轴抗压试验,考察了废弃混凝土块体取代率对再生混合混凝土抗压强度和破坏形态的影响,建立了不同形状试件之间的抗压强度转换关系。3种不同形状试件的废弃混凝土块体取代率分别为0、10%、20%、30%。基于试验数据,得到了拟合公式,可用于计算再生混合混凝土圆柱体和棱柱体试件的抗压强度。结果表明:(1)当取代率在0~30%之间时,废弃混凝土块体的取代率对再生混合混凝土的破坏形态影响不大;(2)在废弃混凝土块体抗压强度大于新混凝土的情况下,随着废弃混凝土块体取代率的增加,再生混合混凝土的立方体抗压强度、棱柱体抗压强度、圆柱体抗压强度均呈现增大的趋势,但是增大的幅度不同;(3)得到了再生混合混凝土棱柱体、圆柱体抗压强度预测公式,基于该公式的计算结果与试验数据吻合良好。

圆钢管-石膏-废弃混凝土块组合柱轴压性能试验研究

提出一种适用于抢险救灾用的临时构件,通过在钢管内部填充石膏浆和废弃混凝土块,形成一种圆钢管-石膏-废弃混凝土块组合柱,具有早强、快硬和承载力高的特点。对圆钢管-石膏-废弃混凝土块组合柱的轴压性能进行了试验研究,参数包括钢管厚度和是否掺加废弃混凝土块。结果表明,圆钢管-石膏-废弃混凝土块组合柱具有很高的承载力,且承载力随钢管厚度增加而提高;当内部填充纯石膏浆时,构件承载力较高,但变形能力较差;当内部同时填充石膏浆和废弃混凝土块时,构件承载力略微降低,但变形能力大大提高。

掺有花岗岩风化残积土的再生块体/骨料混凝土常温及高温后受压性能研究

为促进建筑结构中工程渣土和废混凝土的资源化利用,采用再生块体、再生粗骨料和处理后的花岗岩风化残积土,制备了再生块体/骨料混凝土试件。开展了129个该类试件的常温及高温后轴压试验,研究了再生材料、试件形状和尺寸、再生块体特征尺寸对试件常温受压性能的影响,揭示了温度和再生材料对高温后试件剩余抗压性能的影响。结果表明:当新混凝土配合比的总用水量不变时,与未采用任何再生材料的普通混凝土相比,常温下掺有花岗岩风化残积土的再生块体/骨料混凝土(以下简称“所述混凝土”)的抗压强度随着新混凝土中再生粗骨料的采用(不超过50%)以及处理后的花岗岩风化残积土的取代率增加(不超过70%)而有所增大,弹性模量随之略有降低,泊松比变化不大;当试件侧向尺寸介于150~300 mm时,常温下所述混凝土的抗压强度尺寸效应可近似忽略;当再生块体特征比介于0.22~0.55时,可近似忽略其特征尺寸对常温下所述混凝土抗压强度、弹性模量、峰值应变和泊松比的影响;与未采用任何再生材料的普通混凝土相比,所述混凝土高温后的相对抗压强度和相对弹性模量总体上变化有限,采用所给公式可较好地预测这两个相对量随温度的定量变化。掺有花岗岩风化残积土的再生块体/骨料混凝土的工程应用初步可行。

外置薄钢板再生混合墙抗震性能试验研究

通过7片外置薄钢板再生混合墙的拟静力试验研究,分析了废弃混凝土混合比、钢板厚度、轴压比、横隔板间距、高宽比等参数对试件抗震性能的影响。基于新、旧混凝土的组合强度,对试件的水平承载力进行了近似计算分析,并在总用钢量基本一致的情况下,与钢筋混凝土墙的水平承载力进行对比。研究结果表明:废弃混凝土混合比在0～33%之间变化对试件的初始刚度、水平承载力、破坏位移角、耗能能力、滞回曲线形状等影响有限;外置薄钢板再生混合墙的设计轴压比不宜超过0.35;在混合墙厚度与钢板厚度之比高达120的情况下,外置薄钢板再生混合墙具有较稳定的滞回性能和变形能力,其破坏位移角满足现行抗震规范要求;外置薄钢板再生混合墙具有与钢筋混凝土墙相当甚至略高的耗能能力;在总用钢量基本一致的情况下,外置薄钢板再生混合墙具有与钢筋混凝土墙基本相当的水平承载力。

薄壁钢管再生混合短柱轴压性能试验研究

通过20个薄壁钢管再生混合短柱的轴压试验,分析了废弃混凝土类型、废弃混凝土混合比、新旧混凝土强度差等因素对试件荷载-变形曲线的影响。对比分析了国内外相关公式预测试件轴压承载力的有效性;在横截面积和用钢量相同的情况下,对比了钢筋混凝土短柱与试件的轴压承载力。研究表明：混合比相近时,节段型钢管再生混合短柱的轴压承载力大于块体型钢管再生混合短柱;块体型钢管再生混合短柱的混合比在25%~35%之间变化时,其轴压承载力变化不大;节段型钢管再生混合短柱的混合比在35%~50%之间变化时,其轴压承载力变化不大;强度差小于15MPa时,块体型和节段型钢管再生混合短柱在上述各自混合比范围内,具有与全现浇钢管混凝土短柱相近的轴压承载力。

自密实再生块体混凝土叠合剪力墙抗震性能试验研究

为了对再生块体混凝土叠合剪力墙的安全性鉴定和抗震加固提供参考,通过1片预制普通混凝土墙板内现浇自密实混凝土叠合剪力墙和3片预制普通混凝土墙板内现浇自密实再生块体混凝土叠合剪力墙的低周反复荷载试验,研究了不同废旧混凝土块体取代率、轴压比和边缘约束构件钢管厚度对剪力墙抗震性能的影响,对比分析了各剪力墙的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化及耗能能力。研究结果表明:预制墙板自密实再生块体混凝土叠合剪力墙与预制墙板自密实混凝土叠合剪力墙均具有较好的抗震性能;两侧预制墙板之间虽然没有设置格构式钢筋,但通过预制墙板内侧界面锯齿状处理方式以及端部钢管混凝土构件的约束,使预制和现浇的叠合墙体能整体协同受力;自密实再生块体混凝土叠合剪力墙的承载能力与自密实混凝土叠合剪力墙的相当;废旧混凝土的掺入对叠合墙体初始刚度、水平承载力、骨架曲线、耗能能力、刚度、破坏位移角和延性的影响不大;在试验参数范围内,钢管厚度和轴压比在一定范围内的增加,有利于改善叠合墙体承载力,提高叠合墙体耗能能力。建立了钢管混凝土边缘约束自密实再生块体混凝土叠合剪力墙的承载力计算式,计算结果与实测结果吻合较好。

再生块体混凝土构件的块体堆积密度与边界效应分析

采用基于离散元法的PFC3D商用软件,研究了废旧混凝土块体特征尺寸、配筋形式、钢筋直径和保护层厚度对再生块体混凝土构件中块体堆积密度的影响,并对部分结果进行了试验验证,建立了无配筋时块体堆积密度与块体特征尺寸等因素的定量关系,探讨了块体特征尺寸对再生块体混凝土边界效应的影响。研究表明:配置钢筋会显著降低块体堆积密度,但在工程常用范围内,箍筋保护层厚度、纵筋直径和箍筋直径增加所导致的块体堆积密度的降低幅度有限;边界效应层的厚度与块体特征尺寸之比为1.8~2.0;当块体体积分数一定时,对应不同的块体特征尺寸,块体面积分数的最大值改变有限,该最大值与块体体积分数之比约为1.33。

活化煤矸石作掺合料—混凝土力学性能的研究

依据全计算法设计C60混凝土,研究煤矸石作掺合料在不同掺量下对新拌混凝土含气量、凝结时间、坍落度及坍落度保持能力和抗压强度的影响规律,并分析了作用机理;而且还将煤矸石分别与矿粉、粉煤灰进行二元复配,研究不同配比复合掺量下对新拌混凝土工作性能、力学性能的影响。研究表明:活化煤矸石作掺合料在适宜掺量下可以配制出高强混凝土,并具有一定的早强性能;二元复配中,煤矸石更适合与粉煤灰复合使用,是一种具有早强性的优质高活性掺合料。

复式不锈钢管再生块体混凝土短柱轴压试验研究

为了研究再生块体混凝土构件的受压性能,考虑不同取代率、不同新旧混凝土强度差以及不同钢管径厚比对再生块体混凝土构件受压力学性能的影响,进行了7个外方内圆复式钢管再生块体混凝土短柱和3个普通复式钢管混凝土短柱的试验研究。结果表明,在低强度的混凝土中添加高强度的再生混凝土块体,复式钢管再生块体混凝土短柱轴压承载力随取代率的增加呈上升趋势;添加与不添加再生混凝土试件破坏过程和破坏形态基本相似,鼓曲位置的混凝土局部压碎后,由于钢材的塑性变形能力较好,在方钢管环向约束下混凝土仍维持略微鼓曲,未散落破碎;内圆钢管明显环向鼓曲,新旧骨料结合较好,核心混凝土中未发现界面破坏的情况;试件具有良好的延性,加载结束时,试件尚能承担峰值荷载的60%以上,复式钢管再生块体混凝土短柱轴压承载力受径厚比和新混凝土抗压强度影响较大;采用直接叠加或考虑钢管对核心混凝土的约束作用但圆形截面予以折减的假定,计算所得承载力结果与试验结果吻合较好。

钢管再生混合柱在紫金县文化活动中心的应用

简要介绍了钢管再生混合柱在紫金县文化活动中心的应用,论述了针对本工程开展的试验研究。比较了华南理工大学进行的4mm厚和1mm厚钢管再生混合柱的轴心抗压承载力实测值与按CECS28:90计算方法所得的计算值。充分考虑旧混凝土在钢管中分布的均匀性以及新旧混凝土强度的差异性,提出了钢管再生混合柱轴心抗压承载力的计算方法。

钢管再生混合混凝土徐变性能试验研究

为研究加载龄期对钢管再生混合混凝土徐变性能的影响,开展了12组试件的徐变试验,得到了不同加载龄期下的徐变系数-持荷时间和徐变应变-持荷时间曲线。分析了徐变系数的变化规律和不同算法预测试件徐变应变的有效性。研究结果表明:无论是钢管混凝土试件还是钢管再生混合混凝土试件,加载龄期越早,徐变系数越大,加载龄期对钢管再生混合混凝土试件徐变系数的影响较钢管混凝土试件小;加载龄期相同时,钢管再生混合混凝土试件的徐变系数较钢管混凝土柱的小,加载龄期越晚,两者相差越小。提出了基于Counto模型的龄期调整的有效模量法预测试件的徐变应变,计算结果与试验结果总体吻合良好。

薄壁方钢管再生块体组合柱偏压承载力研究

为分析有无肋、偏心距e、再生块体混合比η、长细比λ对薄壁方钢管再生块体组合柱偏压承载力的影响,对12根薄壁方钢管再生块体组合柱做偏压承载力试验,采用拟水平法分析各因素的影响程度。研究表明:长细比λ、偏心距e和混合比η综合效应对承载力影响高度显著,加劲肋对承载力影响显著;长细比λ由18.4增加到30.3,偏压承载力降低约450k N;偏心距e由25mm增加到50mm,有肋试件、无肋试件偏压承载力分别降低27.5,105k N;偏心距e为50mm、混合比η为35%时,长细比λ为18.4,30.3的试件加肋后承载力提高程度分别为21.38%,80%。对试验数据做线性回归分析,得出薄壁方钢管混凝土柱偏压承载力计算公式,计算精度较好。