再生骨料混凝土性能研究

随着城市化进程加快,建筑业飞速发展,环境危机日益严重,变废弃混凝土为再生骨料混凝土成为解决资源危机的有效途径.介绍了再生骨料混凝土的配制方法,探讨了再生骨料混凝土的抗压和抗冻性能.研究表明,在相同水灰比的条件下,当再生骨料取代率升高时,再生骨料混凝土的抗压性能减弱;随着水灰比的降低,再生骨料混凝土的抗压性能增强.另外,随着冻融循环次数的增加,再生骨料混凝土抗冻性能减弱.     

钢管再生混凝土力学性能研究动态分析

钢管再生混凝土是一种新型的组合结构,一方面钢管的约束效应作用弥补了再生混凝土的力学性能、耐久性能、变形性能较低的缺陷,另一方面再生混凝土可以增强钢管壁的稳定性。这种新型的组合结构形式为废弃混凝土的再利用提供了一种新的途径。系统介绍了国内外关于钢管再生混凝土组合结构的研究成果：钢管再生混凝土的力学性能与普通钢管混凝土的力学性能形似,再生混凝土的取代率、再生混凝土强度、外加剂等因素对钢管再生混凝土的力学性能有较大影响,并通过对钢管再生混凝土力学性能研究动态的分析,指出了目前相关研究的不足之处,提出了有待进一步研究的方向。     

冻融循环作用下再生骨料处理对混凝土性能的影响

本文测试了不同再生粗骨料掺量和再生粗骨料处理的混凝土质量损失率、弹性模量、抗压强度和抗折强度等基本抗冻性能指标,分析了再生粗骨料掺量和骨料处理对混凝土抗冻性能的影响。结果表明:1)再生混凝土的质量和弹性模量损失随再生骨料掺量的增大而增大;2)混凝土的抗冻性能基本呈现出随冻融循环次数的增大而降低的现象;3)包浆处理可以有效提高混凝土的抗冻性能,整形处理次之,饱水处理再次之。     

玄武岩纤维对再生混凝土基本力学性能的影响

随着社会发展和技术的进步,我国的再生混凝土的研究日益深入,纤维再生混凝土能提高其力学性能已经成为了土木工程应用的重要依据。玄武岩纤维作为一种新型的无机绿色纤维材料,具有较好的延性及经济性,是改善再生混凝土力学性能的新选择。针对强度为C35的混凝土,研究了长度6mm、12mm及20mm的玄武岩纤维在0.15%及0.3%的体积掺量下对粗骨料替代率为50%的再生混凝土的抗压和劈裂抗拉性能。结果表明,掺入玄武岩纤维对替代率为50%的再生混凝土有一定的增强和增韧效果,长度为12mm,纤维体积掺量为0.3%的玄武岩纤维再生混凝土的抗压强度达到最大值。玄武岩纤维对提高再生混凝土劈裂抗拉强度效果明显,长度为12mm,体积掺量为0.15%的玄武岩纤维再生混凝土的抗拉强度达到最优。     

轴向应力作用下再生混凝土碳化性能研究

本文通过对再生混凝土试块进行不同轴向应力作用下的快速碳化试验，探讨轴向应力水平及再生粗骨料质量取代率对再生混凝土碳化性能的影响。采用扫描电子显微镜（SEM）研究再生混凝土在轴向应力-碳化作用下微观结构的变化规律。研究结果表明：再生粗骨料取代率的增大会加剧混凝土的碳化损伤，随着碳化龄期的增加，这种影响逐渐减弱；再生混凝土的碳化速率随着碳化龄期的增加而降低；轴压应力抑制了再生混凝土的碳化损伤，轴拉应力加剧了再生混凝土的碳化损伤；观察扫描电镜图像发现，相比于单一碳化作用，在轴压应力-碳化作用下，再生混凝土内部结构较为致密，在轴拉应力-碳化作用下，再生混凝土内部形成贯通裂缝。为了量化轴向荷载作用对再生混凝土碳化的影响，定义了轴向应力影响系数。     

钢管再生混凝土柱-钢梁框架边节点恢复力模型研究

通过对2个矩形钢管再生混凝土柱-工字型钢梁框架边节点在低周反复荷载下进行的拟静力试验,分析了不同再生骨料取代率对节点抗震性能的影响,建立了该种类型节点的恢复力模型。研究结果表明,该类型节点滞回曲线饱满,拥有较好的抗震性能;不同再生骨料取代率对试件特征点的荷载影响不大,说明再生骨料取代率对节点抗震性能影响较小;建立的恢复力模型骨架曲线和滞回曲线与试验实测的具有较高的吻合度,可供矩形钢管再生混凝土柱-工字型钢梁框架结构的弹塑性地震反应分析参考;矩形钢管再生混凝土柱-工字型钢梁框架边节点具有良好的抗震性能,可以在高烈度抗震设防区域中的高层建筑中推广使用。     

方钢管再生混凝土柱恢复力模型研究

为研究方钢管再生混凝土柱的滞回特性,进行了3根钢管再生混凝土柱和1根普通钢管混凝土的拟静力试验,分析了再生骨料替代率、含钢率及轴压比对柱抗震性能的影响。结果表明,柱的滞回曲线形状较为饱满,具有良好的变形能力及耗能能力;再生骨料替代率对柱的承载力、延性、耗能能力和刚度退化影响不大;含钢率对柱抗震性能的影响较为明显,含钢率越大,柱的抗震性能越好;增大轴压比可以提高柱的水平承载力,但会降低柱的延性和耗能能力。基于试验结果,提出了适合于方钢管再生混凝土柱的“定点指向”三折线恢复力模型,并给出了恢复力模型的表达式。该模型计算结果与试验结果相接近,可供方钢管再生混凝土柱非线性地震反应提供参考依据。     

纳米材料对再生混凝土抗冻性能的影响

本文制备了纳米再生混凝土样品并分析了冻融循环作用下样品的抗压强度、质量损失率和相对弹性模量等基本抗冻性能。结果表明:随着冻融循环次数的增大,再生混凝土的抗压强度和相对弹性模量逐渐降低,质量损失率先减小后增大;纳米材料可以有效提高再生混凝土的抗压强度和相对弹性模量、降低质量损失率,最佳纳米二氧化硅掺量为4%。     

矩形钢管再生混凝土柱-工字形钢梁框架边节点的抗震性能试验

为研究矩形钢管再生混凝土柱-工字形钢梁框架节点的抗震性能,基于现行规范,按照1/2的缩尺比例设计2个节点模型。这2个节点模型分别填充再生骨料取代率为50%、100%的核心混凝土,考察了不同再生骨料取代率对节点抗震性能的影响,进行了低周反复荷载破坏试验并详细观察了节点模型在加载过程中的破坏形态。通过分析试验相关实测数据可知,矩形钢管再生混凝土柱-工字形钢梁框架节点的破坏形态表现为梁段形成塑性铰的弯曲破坏,满足了"强柱弱梁"的延性抗震设计要求;钢管再生混凝土柱-钢梁框架节点具有良好的延性和耗能能力,可在抗震设防区推广使用;2个试件的滞回曲线相差不大,不同再生骨料取代率对该类型节点的抗震性能不产生明显影响。     

方钢管再生混凝土柱弹性阶段的抗弯刚度研究

本研究主要研究偏压荷载下方钢管再生混凝土柱的弹性抗弯刚度。采用目前国内外各规范、规程中的弯曲刚度公式,用试验得到的数据算出钢管再生混凝土柱的跨中挠度,并与试验值比较,进而推荐钢管再生混凝土柱的抗弯刚度公式。结果表明:小偏压时,推荐韩林海《现代钢管混凝土结构技术》弹性抗弯刚度的计算公式;大偏压时,推荐AIJ(1997)弹性抗弯刚度的计算公式。     

再生混凝土骨料的基本性能试验研究

 再生混凝土骨料的基本特性直接影响到它的性能,因此研究再生骨料的性能显得尤为重要。着重比较了再生骨料和天然骨料在粒形、表观密度、堆积密度、吸水率、坚固性、压碎指标等方面的差别,分析了其产生不同的原因。     

T形钢管再生混凝土柱抗震性能的有限元非线性分析

为研究T形钢管再生混凝土柱在低周反复荷载作用下的抗震性能,在选择合适材料本构关系的基础上,采用有限元软件ABAQUS,模拟得到了3根不同再生骨料取代率下T形钢管再生混凝土柱的荷载-位移曲线,通过滞回曲线分析了不同替代率对试件水平承载力、延性和耗能能力的影响,并将轴压比、含钢率和钢材强度作为变化参数,用建立的有限元模型对T形钢管再生混凝土柱的抗震性能进行非线性分析。研究结果表明,不同取代率对试件的滞回曲线影响不大,所有柱的滞回曲线都非常饱满,说明T形钢管再生混凝土柱具有良好的抗震性能;轴压比对试件骨架曲线影响较大,随着轴压比的增大,试件水平承载力逐渐减小,且下降幅度变大,表现出更差的延性;含钢率对试件初始刚度和抗震性能影响很大,含钢率越大,试件初始刚度也越大,水平承载力和抗震性能也越好;钢材强度对试件的初始刚度影响不大,强度越大,试件的水平承载力越高,抗震性能越好;研究成果可供异性截面钢管再生混凝土结构的推广使用提供参考。     

方钢管再生混凝土柱-钢梁节点的抗震性能试验与影响因素分析

为了研究方钢管再生混凝土柱-钢梁框架节点在不同影响因素下的抗震性能,基于现行设计规范,以再生骨料取代率、粘结滑移、混凝土等级为设计变化参数,设计并制作了4根节点模型并进行了拟静力试验。详细观察了破坏过程,得到了实测滞回曲线。基于试验数据,详细分析了各设计变化参数对节点承载力、刚度、位移延性系数及耗能能力的影响程度。研究结果表明,各变化参数下的节点模型在破坏形态上都表现一致,均表现出钢梁翼缘的断裂破坏;不同再生骨料取代率对节点抗震性能影响不大;粘结滑移有否对节点抗震性能影响极小;混凝土等级越高,节点承载能力随之变大,但变形能力变差。研究成果可为方钢管再生混凝土柱-钢梁结构的推广和应用提供理论参考。     

T形钢管再生混凝土柱轴压力学性能研究

为进一步深入了解T形截面钢管再生混凝土柱在竖向荷载作用下的力学性能,在选择合适的本构关系后,利用有限元软件ABAQUS对其进行了数值模拟。基于已建立的模型,选取再生骨料取代率、钢管壁厚、核心混凝土等级等作为变化参数,用该模型对T形截面钢管再生混凝土轴压力学性能进行了研究。研究结果表明,钢管和混凝土之间的相互作用十分明显,再生混凝土受到钢管约束处于三轴受压状态,极大改善了再生混凝土强度低及延性差的缺点;T形截面钢管再生混凝土柱同普通钢管混凝土相似,也拥有较好的承载性能和变形能力;不同比例的骨料取代率对T形柱的轴压承载能力影响较小;钢管壁厚越大,柱各阶段承载力值都越大,且提高了柱的初始刚度;再生混凝土等级越大,能够一定程度提高柱的极限承载力,但曲线下降段更迅速,延性比较差;有限元可以很好模拟T形截面钢管再生混凝土柱的荷载-变形全过程,研究成果可供实际工程设计参考。     

方钢管再生混凝土框架柱的非线性有限元分析

为进一步研究方钢管再生混凝土框架柱在地震反复荷载下的抗震性能,基于试验结果,选择合理的材料本构关系及破坏准则,采用有限元软件ABAQUS对试验中框架柱的抗震性能进行非线性分析,得到其荷载-位移滞回曲线。在此基础上对方钢管再生混凝土框架柱进行了参数分析,分析了核心混凝土等级、再生骨料替代率这2个参数对框架柱抗震性能的影响。研究结果表明,该模型的计算结果较为准确,计算得到的荷载-位移滞回曲线与试验实测结果吻合较好;提高核心混凝土等级,试件的承载力提高明显,但后期变形能力差,延性较差;增大再生骨料替代率可以明显改善试件的延性,但会降低试件所能达到的极限荷载。研究结果可供实际工程需要及试验设计参考。     

再生混凝土单位体积用水量的计算

再生混凝土是当前国际上研究的热点之一，再生混凝土能否用于结构承重．主要是看其强度能否满足要求，而配合比是决定其强度的一个重要因素，水灰比又是配合比中的一个关键参数．再生混凝土单位体积用水量怎样取值就成为一个重要的研究课题，对混合粗骨料＋天然砂这一组合进行了试验研究，提出了额外增加用水量的计算公式．从理论上较详细地讨论了其他情况下再生混凝土单位体积用水量的计算，可供再生混凝土配合比设计作参考．     

往复水平荷载下钢管再生混凝土柱的抗震性能试验

为研究方钢管再生混凝土柱在往复水平荷载作用下的抗震性能,基于现行设计规范,制作了4根方钢管再生混凝土试件进行拟静力加载试验,研究了再生骨料替代率、含钢率和轴压比这3种参数对试件抗震性能的影响。通过观察各试件的破坏过程和破坏形态,分析其滞回曲线、骨架曲线、延性系数、耗能能力及刚度退化规律发现：所有试件破坏形态都为柱脚的鼓曲破坏,与普通钢管混凝土柱相同;随着再生骨料替代率的上升,柱的极限承载力、延性系数及耗能能力都有所降低,但降幅不大;含钢率越大,柱的极限承载力明显提高,延性和耗能能力亦有所增加,抗震性能显著增强;轴压比对柱的极限承载力和延性有一定程度影响,轴压比越大,极限承载力越大,延性反而越差;从承载力、延性及耗能能力来看,在合理的轴压比和含钢率的前提下,方钢管再生混凝土柱具有较好的抗震性能,可用于抗震设防区。     

低周反复荷载下方钢管再生混凝土框架柱损伤试验研究

为了更加深入的了解地震作用下方钢管再生混凝土框架柱的损伤演化过程,设计制作了4根方钢管再生混凝土框架柱模型,通过改变加载制度、轴压比和含钢率进行了低周反复荷载试验。通过观察试件的破坏失效过程得到了试件的滞回曲线、骨架曲线、承载力退化及耗能能力,并从损伤的角度出发分析了不同设计参数及加载制度对方钢管再生混凝土框架柱抗震性能的影响。研究结果表明,试件在地震作用下的损伤进程分为无损伤、损伤稳定发展及损伤急剧发展3个阶段;随着加载的持续进行,试件的损伤逐步加大,使得其承载力和刚度不断下降,从而导致试件的变形能力降低。该研究结果可供建立方钢管再生混凝土地震损伤模型作为参考,并为揭示损伤对方钢管再生混凝土柱力学性能的影响提供试验支撑。     

圆钢管型钢再生混凝土长柱轴压下受力性能的分析

【目的】采用有限元分析圆钢管型钢再生混凝土组合长柱在轴向荷载作用下的受力性能,为其工程应用提供技术支持。【方法】在前期试验的基础上,结合非线性分析理论,采用Abaqus有限元软件对圆钢管型钢再生混凝土组合长柱的轴压性能进行数值模拟,观察试件的破坏过程及特征,获取其应力云图及轴向荷载-应变曲线;并在此试验结果的基础上,对长柱进行了有限元参数拓展分析。【结果】随着钢管径厚比的增大,长柱试件承载力降幅约为6.0%,且刚度明显降低。增大型钢配钢率时,其承载力提高了4.4%左右,但延性提高明显。随着钢管和型钢强度的增大,长柱承载力提高幅度为4.3%和4.5%左右,对试件变形能力的影响不明显。此外,提高再生混凝土强度,长柱承载力提高幅度最大可达13.9%,但其延性性能降低。【结论】利用Abaqus模拟圆钢管型钢再生混凝土组合长柱的轴压受力性能是可行的,同时也表明该组合柱具有较高的承载力和良好的延性变形能力。     

PVA改性再生骨料对再生混凝土基本力学性能的影响

由于再生骨料相对天然骨料内部结构复杂、总体质量较差,再生混凝土无法大范围实际应用。为了提高骨料自身质量,将2种不同的再生骨料浸泡10%PVA(聚乙烯醇)溶液进行改性,研究了PVA改性再生骨料对再生混凝土基本力学性能的影响。结果表明,浸泡10%PVA溶液可以有效改善再生骨料的自身缺陷,大幅度降低再生骨料的吸水率,提高再生骨料自身强度;PVA改性后的再生混凝土早期强度增长速率减慢,早期抗压强度和劈裂抗拉强度均比未改性的再生混凝土低;PVA改性对再生混凝土中后期的抗压强度有一定程度的提高,劈裂抗拉强度提高效果不显著。