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《北方工业大学》 2019年
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不同加载速率下钢筋再生混凝土粘结滑移性能试验研究

宋国杰  
【摘要】:随着我国城市化发展越来越快,各种基础设施和民用建筑越来越多,混凝土等需求量增大,因此需要大量自然资源。除此之外,由于各种工程建筑都是有寿命的,尤其是在我国,建筑的寿命更是比其他发达国家少很多,这样又会产生大量的建筑垃圾,如果不能合理得安置和利用这些建筑垃圾,就会对环境造成非常多的污染。对建筑垃圾的再回收利用能够有效得缓解资源消耗压力和建筑垃圾日益增多的问题。而钢筋混凝土结构在实际工作期间,不仅会受到静荷载的作用,还会受到其他动荷载的作用,因此,对于加载速率对再生混凝土性能影响的研究迫在眉睫。本文前期先调研了国内外各种文献,包括普通混凝土和再生混凝土的各种力学性能以及粘结滑移性能,确定了试验方案,进行了中心拉拔试验,进而结合试验数据进行理论分析,主要完成了以下工作:1.本次试验通过无箍筋约束的中心拉拔试验研究3个参数对再生混凝土粘结滑移性能的影响,即:再生混凝土强度等级、再生粗骨料取代率以及试验加载速率。制作了强度等级为C20、取代率分别为30%、50%和70%这三种以及强度等级为C40、取代率分别为30%和50%这两种共计五种试件共计20组,每种试件对应0.1KN/s、1KN/s、2KN/s、5KN/s 4种加载速率,得出20种粘结滑移曲线,与普通混凝土比较,形状类似。2.分别将0.1KN/s、1KN/s、2KN/s、5KN/s四种加载速率下强度等级为C20再生粗骨料取代率为30%的试件与强度等级为C20再生粗骨料取代率为50%和70%的试件作对比,同样将四种速率加载下强度等级为C40再生粗骨料取代率为30%的试件与强度等级为C40再生粗骨料取代率为50%的试件作对比,试验结果表明:其他条件相同时,通过增大再生粗骨料取代率,可以提高再生混凝土粘结强度。3.分别将0.1KN/s、1KN/s、2KN/s、5KN/s四种加载速率下强度等级为C20再生粗骨料取代率为30%的试件与强度等级为C40再生粗骨料取代率为30%的试件作对比,同样将四种速率加载下强度等级为C20再生粗骨料取代率为50%的试件与强度等级为C40再生粗骨料取代率为50%的试件作对比,试验结果表明:提高再生混凝土强度等级可以有效提高钢筋与再生混凝土的粘结强度。4.通过对比每种试件分别在0.1KN/s、1KN/s、2KN/s、5KN/s四种速率加载下的粘结滑移曲线,可以得出,当强度等级相同、再生骨料取代率相同时,加载速率越大,再生混凝土粘结强度也越大。5.定义了初始粘结刚度k0和极限粘结刚度ku,粘结刚度的几何意义就是混凝土粘结滑移曲线上升段的斜率,实际意义就是钢筋与混凝土相对滑移量对应的所需要的拉拔力,ku的值越大,代表试件在破坏过程中滑移相同的距离所需要的外部拉力就越大,说明试件的粘结性能越好,得出结论:随着混凝土强度等级的增加和再生骨料取代率增加以及加载速率的减小,k0/ku的值增大。6.将四种加载速率下C20Q30、C20Q50、C20Q70三类试件的粘结滑移曲线进行对比,得到极限粘结强度在再生粗骨料取代率和加载速率共同影响下的强度准则关系式。7.给出在再生混凝土强度等级、再生粗骨料取代率和加载速率3个参数影响下的钢筋再生混凝土的粘结滑移本构关系模型,并根据试验数据得到模型中各参数的值。
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