橡胶粗细集料含量对FRP约束橡胶混凝土应力-应变关系的影响

为研究橡胶粗细集料体积分数对纤维增强复合材料(fiber reinforced polymer, FRP)约束橡胶混凝土应力-应变关系的影响,提出了橡胶粗细集料体积替换率的概念,并通过收集已发表文献的110组应力-应变关系试验曲线,分析了橡胶粗细集料体积替换率对FRP约束不同截面橡胶混凝土柱应力-应变关系关键参数的影响,基于分析结果建立了FRP约束橡胶混凝土的应力-应变关系模型和抗压强度模型,两个模型中均考虑了橡胶粗细集料体积替换率和橡胶混凝土截面形状的影响.模型评估结果表明:随着橡胶粗细集料体积替换率、FRP约束应力比和截面倒角半径比的增加,FRP约束橡胶混凝土的抗压强度均呈增大的趋势;建立的抗压强度模型可准确预测橡胶颗粒取代部分细集料或粗细集料的FRP约束橡胶混凝土抗压强度,平均误差仅为1.03;建立的应力-应变关系模型能够较好预测FRP约束橡胶混凝土的应力-应变关系曲线变化.

Long term performance of recycled concrete beams with different water-cement ratio and recycled aggregate replacement rate

The purpose of this study is to reveal the service performance of recycled aggregate concrete(RAC)components for different values of water-cement ratio and replacement rate of recycled coarse aggregate(RCA).Generally,the concrete strength decreases with the increase of the replacement rate of RCA,in order to meet the strength requirements when changing the replacement rate of RCA,it is necessary to change the water-cement ratio at the same time.Therefore,the axial compressive strengths of prism with 25 mix proportions,the short-term mechanical properties and long-term deformation properties of reinforced concrete beams were tested respectively by changing water-cement ratio and RCA replacement rate.The bearing capacity and the strain nephogram of samples under different loads were obtained using the Digital Image Correlation(DIC)method,and a self-made gravity loading experimental device was used for long-term deformation investigation.Results showed that the damage pattern of RAC was the same as that of natural aggregate concrete(NAC),but the brittleness was more pronounced.The brittleness of concrete before failure can be reduced more effectively by adjusting the replacement rate of RCA than by adjusting the water-cement ratio.The water-cement ratio has an evident influence on the axial compressive strength and early creep of concrete,while the replacement rate of RCA has a remarkable effect on the long-term deformation of the concrete beams.

不同替代率下再生混凝土抗冻性能影响研究

为了研究9.5~16 mm粒径范围内的再生粗骨料等质量替代同粒径范围内天然粗骨料后对再生混凝土抗冻性能的影响,分别采用普通干燥再生粗骨料和高强水泥砂浆包裹再生粗骨料2种状态下的再生粗骨料,以替代率为0%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%等质量替代天然粗骨料,分别配制11种C30混凝土,将天然混凝土作为参照,对不同替代率下的再生混凝土试块进行冻融试验。结果表明,普通干燥再生粗骨料替代率为50%时其抗冻性能与天然混凝土抗冻性能基本相同;高强水泥砂浆包裹后再生粗骨料对应再生混凝土抗冻性能均劣于天然混凝土抗冻性能。

圆钢管约束型钢再生混凝土短柱抗震性能

针对圆钢管约束型钢再生混凝土短柱的抗震性能进行研究,在验证了分析模型合理性的前提下,考虑了圆钢管径厚比、再生粗骨料取代率和轴压比等设计参数对试件力学性能的影响规律,获取了试件滞回曲线、骨架曲线、延性系数、等效黏滞阻尼系数等抗震性能指标和试件的峰值承载力,并与已有试验进行了对比分析。结果表明:在再生混凝土取代率、轴压比、含钢率等参数基本相同时,圆钢管约束型钢再生混凝土短柱比型钢再生混凝土柱和圆钢管型钢再生混凝土柱表现出更好的变形和耗能能力;再生粗骨料取代率对滞回曲线等抗震性能指标影响不大,可基本满足工程抗震要求,并可广泛应用于工程的承重结构中;在取代率和轴压比相同时,随着径厚比的增大,试件弹性阶段初始刚度、峰值承载力和耗能能力逐渐下降,但延性会有一定幅度的提升,延性变形能力可提高30%~40%;在取代率和径厚比相同时,随着轴压比的增大,试件的峰值承载力和耗能能力变化不大,延性越来越差。

再生粗骨料混凝土梁受扭的力学性能试验研究

随着城市的发展与建设,如何处理建筑垃圾一直困扰着人们,而发展、应用再生混凝土是解决这一问题的主要途径之一。试验以再生粗骨料混凝土梁作为研究对象,制作了四组分别在粗骨料取代率、混凝土抗压强度、配筋方式上变化的再生粗骨料混凝土梁,对其进行了扭转破坏试验,同时分析了再生粗骨料混凝土梁的扭转破坏的过程与形态,并研究了梁的裂缝发展规律和破坏特征,得到了不同粗骨料取代率和配筋方式对再生混凝土梁抗扭承载力的影响规律,为再生粗骨料混凝土梁在工程实际应用中提供了试验参考。

砂率对高强再生混凝土的力学及干燥收缩性能影响研究

再生混凝土的综合利用可缓解矿石资源压力,实现低碳循环可持续经济。该研究采用砂率(34%,36%,38%,40%)和再生骨料替代率(0,30%,50%)为控制变量,以抗压强度、抗拉强度、抗折强度及干燥收缩变形为指标,详细探讨砂率和再生骨料替代率对高强再生混凝土的性能影响规律。研究表明:高强再生混凝土的力学强度均随着再生粗骨料的增加而逐渐降低,适量的砂率会产生高强度的再生混凝土坍落度,可以提升再生混凝土的密实度,脆性和塑性变形能力,并提高其力学强度。高强度再生混凝土的干缩率变化率在90 d后逐渐趋于稳定,砂率和干缩率的变化呈良好的线性关系。增加砂的比例能在一定程度上降低再生粗骨料对高强度再生混凝土干缩的影响。

再生骨料混凝土结构的经济性分析

随着天然砂石的短缺及建筑垃圾资源化效率低的问题日益凸显,再生混凝土运用而生,其推广使用的经济效益尤为关键。本文以实际项目为例,分别对粗骨料取代率为30%、50%、100%的再生混凝土进行经济性分析,结果表明:随着粗骨料取代率的增大,全楼混凝土用量变化较小,总钢筋用量增加。当粗骨料取代率分别为30%、50%、100%时,混凝土用量变化率分别为0.01%、0.03%、0.04%。同强度再生混凝土综合单价均低于普通混凝土,且取代率越高,差额越大;无论取代率为何值,再生混凝土综合费用均低于普通混凝土。

EMV再生混凝土力学性能与影响因素研究

建筑废弃混凝土的再利用是一种重要的环保方式,能够缓解由于砂石等资源的过度开采带来的资源枯竭问题。为了研究EMV法再生混凝土力学性能及其影响因素,以再生粗骨料取代率、粗骨料级配、单位用水量、砂率以及粉煤灰掺率为参数进行正交试验设计,对再生混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度、弹性模量和收缩变形进行了极差分析和方差分析。结果表明:再生粗骨料取代率是EMV法再生混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度、弹性模量与收缩变形特性的主要影响因素,且影响程度显著。粉煤灰掺率和砂率对EMV法再生混凝土的弹性模量有一定影响,粗骨料级配对EMV法再生混凝土收缩变形特性有一定影响。

商洛钼尾矿再生骨料混凝土力学性能研究

商洛地处秦岭地槽成矿区,矿产资源丰富,尾矿储量较大,为了促进建筑垃圾回收再利用和商洛尾矿资源的综合利用,以试验的方式开展了钼尾矿制备再生骨料混凝土的研究。取使用年限约20年的4层框架结构废弃混凝土作为粗骨料,在仝宵等的研究基础上,将再生粗骨料掺量确定为30%,以商洛钼尾矿砂作为细骨料代替天然砂,制作钼尾矿砂再生骨料混凝土并进行轴心受压和劈裂抗拉试验。研究发现,当钼尾矿砂取代率为30%时,钼尾矿与再生粗骨料可以达到最优级配,使得再生混凝土试块的抗压和劈裂抗拉性能达到最佳,与天然砂再生骨料混凝土相比,其抗压强度提升了3.12%,劈裂抗拉强度提升了10.36%。

再生混凝土框架柱抗震性能试验研究

进行了再生粗骨料取代率分别为0%、50%、100%的3个再生混凝土框架柱低周反复荷载的对比试验,在相同轴压比、不同取代率的情况下,对普通混凝土与再生混凝土框架柱、再生混凝土框架柱之间不同取代率的破坏形态、滞回特性、延性性能、耗能特性等问题进行了对比分析。试验结果表明再生混凝土与普通混凝土框架柱的破坏过程相似,前者的滞回特性、延性和耗能均满足抗震要求,因此在有抗震设防要求地区的框架中采用再生混凝土是可行的,但再生混凝土较普通混凝土框架柱构件延性减小,耗能能力降低,不建议直接采用原有设计方法,需进行合理的构造加强措施。

再生保温混凝土抗压和抗折试验研究

再生保温混凝土是采用再生粗骨料、保温轻骨料玻化微珠配制而成的新型混凝土材料。为了研究不同比例的再生粗骨料对再生保温混凝土力学性能的影响,设计了5种不同再生粗骨料的配合比进行试验,对其结果进行对比,分析再生粗骨料取代率对其抗压和抗折性能的定量规律影响。试验结果表明:再生粗骨料的不同取代率对其抗压和抗折强度的影响很大,当再生粗骨料的取代率为30%时,再生保温混凝土和普通混凝土的抗压和抗折强度接近。

再生细骨料水泥砂浆的力学性能研究

为了研究再生细骨料水泥砂浆的力学性能,设计了11种不同再生细骨料取代率的水泥砂浆标准试块进行轴心受压试验研究(取代率从0～100%,中间级差10%),观察了再生细骨料水泥砂浆的破坏形态,并获取了其极限强度等力学性能指标,同时对天然细骨料和再生细骨料的各物理指标进行试验测定。试验研究结果表明:再生细骨料与天然细骨料相比,其表观密度低、吸水率高、吸水速率快;再生细骨料砂浆流动性良好,但保水性较差;其抗压强度比天然细骨料水泥砂浆降低50%左右,不同细骨料取代率对再生水泥砂浆的抗压强度影响不大。

不同粗骨料取代率再生混凝土力学性能试验研究

系统研究了0%、30%、50%、70%和100%5种粗骨料取代率对再生混凝土立方体抗压强度、棱柱体抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度以及弹性模量等力学性能的影响.试验结果表明,随着再生粗骨料取代率的增加,再生混凝土立方体抗压强度和棱柱体抗压强度均逐渐增大,劈裂抗拉强度有一定程度的降低,弹性模量逐渐降低.结合试验数据分析,建立了再生混凝土立方体抗压强度与棱柱体抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度以及弹性模量的换算关系.

反复荷载下型钢再生混凝土柱抗震性能试验研究

为研究型钢再生混凝土柱的破坏形态和抗震性能,对10个不同剪跨比、再生粗骨料取代率、轴压比、体积配箍率的型钢再生混凝土柱进行低周反复荷载试验,观察其受力过程及破坏形态,分析不同设计参数对荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、承载能力、延性、耗能能力及刚度退化等力学性能的影响。试验研究结果表明:型钢再生混凝土柱的主要破坏形态为剪切斜压破坏、弯剪破坏以及弯曲型破坏,破坏形态与剪跨比有关;滞回曲线大多呈梭形且较为饱满,说明型钢再生混凝土柱具有较好的延性及耗能能力;取代率对试件承载力影响不明显,延性及耗能能力随取代率的增加而有所降低;随着轴压比的增大,试件承载力有一定提高,但其衰减加快,且延性及耗能能力降低;增大体积配箍率时,试件承载力增大不明显,但延性及耗能能力显著提高。总体上看,型钢再生混凝土柱具有较好的抗震性能,可以通过合理的设计将其应用于抗震结构中。

再生细骨料混凝土碳化性能的试验研究

研究了再生混凝土细骨料种类、取代率和水泥用量对再生混凝土碳化的影响.结果表明:颗粒整形再生细骨料的碳化性能优于简单破碎再生细骨料;随着取代率的提高,颗粒整形再生细骨料混凝土的碳化性能优于同取代率的简单破碎细骨料混凝土,劣于天然细骨料混凝土的碳化性能;随着水泥用量的增加,再生细骨料混凝土的碳化性能有所提高.

不同再生骨料取代率的再生混凝土梁受弯性能试验研究

为了研究再生混凝土梁在不同再生粗骨料取代率和不同再生细骨料取代率下其正截面的受力特点和破坏特征,进行了不同再生粗骨料取代率和不同再生细骨料取代率的足尺钢筋混凝土简支梁正截面抗弯性能试验。试验共有7根配筋及构造相同的试件梁,其截面尺寸为300 mm×200 mm,净跨为3 000 mm;再生粗骨料取代率有0%,33%,66%,100%共4种,再生细骨料取代率有0%,50%,100%共3种。试验采用三分点单向重复加载方式,研究了不同再生粗、细骨料取代率对梁的开裂荷载、屈服荷载、极限荷载、挠度、截面应变、裂缝及损伤破坏过程的影响。试验结果表明:再生混凝土梁在正截面受力过程中,仍具有弹性、开裂、屈服和极限4个明显的过程;正截面平均应变服从平截面假定;再生混凝土梁损伤破坏过程与普通混凝土梁相似;相同混凝土和配筋条件下再生混凝土梁的极限承载力与普通混凝土梁接近;再生粗骨料取代率对梁受弯性能影响不明显,而再生细骨料取代率对梁裂缝分布和挠度有一定的影响。

不同取代率下再生混凝土的抗冻融性能试验

采用快冻法对9种再生混凝土进行了冻融循环试验。分析了经受100次冻融循环后不同取代率下再生粗骨料和再生细骨料对混凝土立方体抗压强度的影响;研究了每25次冻融循环后再生混凝土的棱柱体质量损失率和相对动弹性模量的变化;比较了100次冻融循环作用对不同取代率下再生混凝土抗压承载力的影响。结果表明,再生混凝土抗冻融性能有所下降,且降低幅度随再生骨料取代率的增加而加剧;100次冻融循环后,再生粗骨料取代率为50%,细骨料为天然骨料的再生混凝土,其质量损失率、相对动弹性模量衰减幅度和抗压承载力损失率均与普通混凝土接近,建议再生粗骨料掺量不高于50%的再生混凝土可在寒冷地区推广应用。

再生细骨料的品质及取代率对混凝土抗冻性能的影响

与天然细骨料相比,再生细骨料中硬化水泥石含量较大,导致再生细骨料吸水率较大、坚固性等性能较差,能否将之用于有耐久性要求的再生混凝土中是工程界十分关注的问题。采用快冻法研究了再生细骨料混凝土的抗冻性能。实验结果表明:经300次冻融循环试验后,高品质再生细骨料混凝土的质量损失率最小值为3.9%,对应的相对动弹性模量为79.8%,抗冻性能优于相应的普通再生细骨料混凝土;随着再生细骨料取代率的增大,普通再生细骨料混凝土抗冻性能变化较快,经过275次冻融循环时,取代率为100%的普通再生细骨料混凝土的质量损失率超过5%,相对动弹性模量降低至70.2%。

再生粗骨料混凝土抗氯离子渗透性能的研究

试验用RCM法研究了再生粗骨料的种类、取代率,胶凝材料用量及粉煤灰对再生粗骨料混凝土抗氯离子渗透性能的影响.结果表明,颗粒整形再生粗骨料混凝土抗氯离子渗透性能,优于简单破碎再生粗骨料混凝土,但差于天然粗骨料混凝土;再生粗骨料混凝土的抗氯离子渗透性能,随粗骨料取代率的增加而降低,随胶凝材料用量的增加而有所提高;掺加粉煤灰可提高再生粗骨料混凝土的抗氯离子渗透性能.

再生混凝土力学性能的应变率敏感性数值模拟

基于九骨料模型再生混凝土建立了有限元模型,研究了再生混凝土力学性能的应变率敏感性以及细观相材料应变率敏感性对其的影响,并讨论了再生粗骨料取代率和新、老砂浆强度对再生混凝土应变率敏感性的影响.结果表明,该有限元模型能较好地模拟再生混凝土力学性能的应变率敏感性;再生混凝土峰值应力和弹性模量随着应变率的增大近乎线性增大,且弹性模量呈现更加均匀的增长趋势;相比骨料和界面过渡区,砂浆的应变率敏感性对再生混凝土整体应变率敏感性起主导作用;再生粗骨料取代率增大或新、老砂浆强度降低时,再生混凝土的弹性模量应变率敏感性增大,但它们对再生混凝土峰值应力应变率敏感性的影响有所不同.