再生混凝土叠合梁抗弯性能试验研究.pdf
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1、2 0 1 4年第 5期 5月 混 凝 土 与 水 泥 制 品 CHI NA C ONC RE T E AND C EME NT P RODUC T S 2 01 4 No 5 Ma v 再生混凝土叠合梁抗弯性能试验研究 张 毅 ( 桂林理工大学广西矿冶与环境科学实验中心 , 5 4 1 0 0 4 ) 摘要 : 在普通混凝 土浇筑的腹板上 采用二次浇注再生混凝 土翼缘制 成叠合梁并进行抗 弯承载力试验 对比分 析 了各 叠合 梁的抗 弯性能、 变形特性及其 极限破 坏形 态。 试验 结果表 明 , 平截 面假 定理论依 然成立; 随着再生骨料取 代率 的提 高, 梁挠 曲变形增加的速 率有所
2、提 高, 但跨 中极 限挠度值 相差不大 ; 梁的抗 裂性 能略有 降低 ; 再 生骨料 的取 代率 差异 对叠合梁的抗弯极限承栽力及极 限破坏形 态影 响不显著。 关 键 词 : 叠舍 梁 ; 再 生 混 凝 土 ; 取 代 率 ; 抗 弯性 能 ; 极 限破 坏 Ab s t r a c t :T h e f l e x u r a l b e h a v i o r o f c o mp o s i t e b e a ms ma d e o f o r d i n a r y a n d r e c y c l e d c o n c r e t e i s c o mp a r a
3、t i v e l y a n a l y z e d r h e r e s u l t s s h o w t h e t h e o ry o f p l a n e a s s u mp t i o n i s s t i l l v a l i d ; wi t h t h e i n c r e a s e o f d i s p l a c e me n t r a t i o o f r e c y c l e d a g g r e g a t e s , t h e g r o wi n g r a t i o o f t h e d e fl e c t i o n o
4、f c o mp o s i t e b e a ms i s mo d e r a t e l y i mp r o v e d ,b u t t h e u l t i ma t e d e fl e c t i o n o f mi d s p a n o f c o mp o s i t e b e a ms i s s i mi l a r ;t h e c r a c k r e s i s t a n c e o f b e a ms i s s l i g h t l y l o we r e d ;t h e i n fl u e n c e o f d i f f e r
5、e n t r e p l a c e me n t r a t i o o f r e c y c l e d a g g r e g a t e s o n t h e fl e x u r a l b e a r i n g c a p a c i t y a n d u l t i ma t e d a ma g e mo d e o f c o mp o s i t e b e a ms i s no t s i g ni f i c a n t Ke y wo r d s :C o mp o s i t e b e a m; Re c y c l e d c o n c r e t
6、 e ; Re p l a c e me n t r a t i o ; F l e x u r a l p e r f o r ma n c e ; Ul t i ma t e d a ma g e 中图分类号 : T U 3 7 5 1 文献标 识码 : A 文章编号 : 1 0 0 0 4 6 3 7 ( 2 0 1 4 ) 0 5 2 5 0 5 0前言 城市化进程中 , 以废弃混凝土为主的建筑垃圾 大量产生 。至今尚无有效方法对其加以有效处理 、 利用 , 因而严重威胁着 自然界的生态环境和资源利 用的可持续性。 再生骨料混凝土是将 旧建 筑物或结构物解 体 的混凝土经破碎分级, 成
7、为粗细骨料, 用 以代替混凝 土中部分砂石, 配制成的混凝土。再生混凝土是名 副其实 的“ 绿色建材” : 具有节约资源 、 能源 ; 不破坏 环境: 可持续发展等优点 2 3 。因而 , 废弃混凝土的再 生利用技术一经提 出便成为 国内外 学术界和工程 界研究的热点问题 _ 3 。 叠合构件是指 由预制混凝土构件 ( 或既有 混凝 土 结 构 构 件 ) 和 后 浇 混 凝 土 组 成 , 以 两 阶 段 成 型 的 整体受力结构构件同 。混凝土结构工程中 , 叠合工艺 的采用不仅克服 了现浇及装配式结构 的缺点 , 而且 同时具有二者 的优点 , 因而得到 了广泛应用 。在实 际工程中 ,
8、 倘若能够将混凝土叠合工艺与废弃混凝 土 的再生工艺进行有机结合 , 必将对再生混凝土这 种“ 绿色建材” 的推广使用起到积极的促进作用。 目 基金 项 目: 国家 自然 科学基 金资助项 目( 5 1 3 6 8 0 1 4 ) ; 广 西研 究生 教 育创 新 计 划资 助项 目( 2 O 1 0 1 O 5 9 6 0 8 1 4 M0 1 ) ; 广 西矿 冶与环境科学实验 中心重点项 目( K H 2 0 1 3 Z D 0 0 5 ) 。 前 , 对再生混凝土 的研究主要集中在再生骨料 的基 本性能 、 级配优化及耐久性 能等方 面 而对于再 生混凝土叠合构件性能的研究还较少 。因
9、此 , 本研 究通过再生混凝 土叠合梁的抗弯承载力试验研究 为今后再生混凝土叠合构件及结构的进一步研究 、 应用提供参考。 1 试 验方 案 本试验 中设计的叠合梁长度为 2 6 0 0 m m净跨 为 2 4 0 0 m m。 选用 T形横截面 , 梁翼缘与腹板的交界 面为叠合面。腹板部分采用相同的普通混凝土首先 浇筑 , 待养护 7 2 h后 , 再采用再生骨料取代率不同的 再生混凝土浇筑翼缘部分 。 试验所用再生粗骨料来源于废弃的混凝土梁 。 龄期为 3年 。 原废弃混凝 土的抗压强度为 4 0 MP a 左 右 , 通过人工及颚式破碎机破碎加工成再生粗骨料。 再生粗骨料对天然粗骨料的替
10、代率分别为 : 0 、 3 0 、 5 0 、 7 0 、 1 0 0 。 再生 混 凝 土及 普 通混 凝 土 的设计 强 度 均为 C 3 0 。 两者采用相 同的配合 比, 具体为水泥: 水: 砂: 粗 骨料= l : 0 4 7 : 1 4 6 : 3 4 3 ( 因用量较少 , 附加用水量未 考虑) 。 具体参见表 1 。 所有叠合梁采用相同的钢筋布置 ,纵 向受拉钢 筋 采 用 HR B 3 3 5钢 筋 箍 筋 及 架 立 钢筋 均 采 用 H P B 2 3 5钢筋。箍筋在纯弯段采用 08 2 0 0 , 剪弯段 一 2 5 2 0 1 4年第 5期 混凝土与水泥制品 总第 2
11、 1 7期 采用 8 1 0 0 , 受压区架立钢筋采用 2 8 。 叠合梁的截面尺寸及构造如图 1 、 图 2所示 , 材 料 的力 学性 能见表 2 。 试验采用三等分点的加载方式 , 加载示意图如 图 3所 示 。 表 1 混凝 土配合 比设计 2 试 验结 果与 分析 2 1 试 验 现象 试验开始 当各叠合梁加载至极 限荷载的 2 5 左右时 , 在这一 阶段 , 混凝土和纵 向受拉钢筋 的应 变值及各百分表的读数均呈规律性 的线性增长 反 混凝土 纵 向受拉钢筋 架立钢筋 叠合面 受拉钢筋 再生混凝土 普通混凝土 图 1 叠合梁横 截面示意 图 咖 l 枷 l 枷 l 鲫 图 2
12、叠合梁构造图 一 2 6一 图 3 叠合梁加载示意 图 映 出叠合梁加载一 挠曲变形之 间正 比例的变化关系。此后 , 经历一短暂 加载后 , 受拉钢筋的应变值“ 骤增” , 相应 的受 拉 区混 凝 土 的应 变 值 突 然 减 小 各 百 分表 的读 数也 几 乎 同 时 出现快速波动现象 , 但幅度不大 , 这 些现象是叠合梁纯弯段腹板受拉区 边 缘 混 凝 土 首 次 出现 开 裂 导 致 的 。 此时 , 叠合梁并无明显 的弯曲变形 。 加载持续增加 ,剪弯段中靠近加载 点 附 近受 拉 区边 缘 混 凝 土也 开 始 出 现裂缝 但数量 明显少于纯弯段 中 的新 生裂 缝 并 且
13、其 向上 发 展 的 速 度也 明显 比纯弯段 中的裂缝 慢 : 纯 弯 段 中最 早 出现 的几 条 裂缝 此 时 已 快 速竖 向发 展 至腹 板 与翼 缘 的交 界 面 ,便停止进一步 向翼缘发展 。此 后 ,这几条腹板裂缝附近的翼缘下 侧外边角处开始出现细微的竖 向裂缝 但发展速度 要 比腹板裂缝慢得多, 叠合梁已出现弯曲。继续加 载至受拉钢筋屈服后 。 受拉钢筋的应变及各百分表 的读数 ( 尤其是跨 中的百分表 ) 均 出现 比先前 更快 的增长 , 增长幅度进一步加大 ; 剪弯段 中新 生裂缝 进一步增加 之前开裂并竖 向向上发展的裂缝此时 出现 向加载点斜 向发展的趋势 ; 纯弯
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- 再生 混凝土 叠合 梁抗弯 性能 试验 研究
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