废弃纤维再生混凝土损伤分析.pdf
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1、2 0 1 4 年 第 4 期 (总 第 2 9 4 期 】 N u mb e r 4 i n 2 0 1 4 ( T o t a l No 2 9 4 ) 混 凝 土 Co n c r e t e 理论研究 THE0R ET I CAL RES EARCH 废弃纤维再生混凝土损伤分析 周静海 伯 ,张晚来 他 ,刘丹 ( 1 沈阳建筑大学 a 建筑节能研究院;b 土木工程学院,辽宁 沈阳 1 1 0 1 6 8 ;2 鞍山热能研究院有限公司,辽宁 鞍山 1 1 4 0 0 4 ) 摘要 : 为了研究废弃纤维再生混凝土受压破坏的损伤问题 , 对 3 O 块 1 0 0 m mx l 0 0 m
2、 mx 3 0 0 m i n非标准试件进行 了棱柱体试块 单轴受压损伤试验 。 通过测定废弃纤维再生混凝土单轴受压试件横向振动时的基频振动频率以及数据采集系统采集到的荷载与 应变值 , 绘制出损伤变量与应变曲线 、 损伤变量与荷载曲线 , 通过拟合曲线 , 建立了废弃纤维再生混凝土单轴受压损伤模型。 试验 结果表明: 废弃纤维再生混凝土在应变增加的同时, 损伤变量也随之增加 ; 废弃纤维再生混凝土随着应变的增长, 水灰比越大、 再 生骨料掺人量越多、 纤维越长 , 废弃纤维再生混凝土的损伤增加的越快。 关键词 : 废弃纤维再生混凝土;损伤变量与应变曲线 ;损伤变量与荷载曲线 ;损伤模型 中图
3、分类号: T U 5 2 8 5 7 2 文献标志码: A 文章编号: 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 4 ) 0 4 0 0 4 0 0 4 Da m a g e a na l y s i s o f w a s t e f i b e r r e c y c l e d c on c r e t e ZHOUJ i n g h a i l a ZHANG Wa nl a i L U Da n ( 1 a De p a r t me n t o f S c i e n c e a n dT e c h n o l o g y ; b S c h o o l o f Ci v
4、i l E n g i n e e r i n g , S h e n y ang J i a n z h uUn i v e r s i ty, S h e n y a n g 1 1 0 1 6 8 , C h i n a ; 2 An s h an Re s e a r c hI n s t i t u t e o f T h e r mo e n e r gy , A n s h a n 1 1 4 0 0 4 , Ch i n a ) Abs t r ac t : I n o r d e r t o i n v e s t i g a t e t h e d a ma g e p r
5、 o b l e m o f wa s t e fib e r r e c y c l e d c o n c r e t e c o mp r e s s i o n f a i l u r e, t h i s e x pe r i me n t us e 3 0 n o n s t a nd a r d t e s t s p e c i me n whi c h s i z e i s 1 00 mmxl O 0 mmx3 0 0 mm d o the d a ma g e t e s t u n de r u ni a xi a l c o mp r e s s i o n By m
6、e a s ur i n g the ba s i c v i b r a t i o n f r e q u e n c y, l oa d an d s tr a i n v a l ue o f wa s t e fi be r r e c y c l e d c o n c r e t e un de r un i a x i a l c o mp r e s s i o n wh e n t h e s pe c i me ns t r a n s v e r s e v i b r a t i o n c a r l dr a w the d am a g e v ari a bl
7、 e a n d s t r a i n c u r v e a nd d a ma g e va r i a b l e a n d t he l o a d c u r v e By fit t i n g s o me r e l a t e d pa r a me t e r s , s e t u p t h e da ma g e mo d e l o f wa s t e fib e r r e c y c l e d c o n c r e t e u n d e r u ni a x i a l c omp r e s s i ve Re s ul t s s h o w t
8、ha t the d am a g e va r i a b l e d e c r e a s e s wi th t h e i n c r e a s e o fwa s t e fi be r r e c y c l e d c o n c r e t e s t r a i n; the d a ma g e of wa s t e fib e r r e c y c l e d c o nc r e t e i n c r e a s e s f a s t e r wi th t he i n c r e a s e o ft h e wa t e r c e me ri t r
9、 a t i o, the wa s t e fib e r v o l u me pa r a me t e r , t h e wa s t e fib e r l e ng t h, an d the i n c or p or a t i o n o fr e c y c l e d a g g r e g a t e Ke y w or ds: wa s t e fib e r r e c yc l e d c o n c r e t e ; d a ma g e v a r i a bl e an d s tra i n c u r v e; d am a g e va r i a
10、 b l e an d t he l o a d c u r v e; d a ma g e mo de l 0 引言 再生混凝 土作 为绿色混凝土材料在土木工程建设 中 有着广泛 的应用前景 1 - 2 。 其强度发展 、 收缩 、 徐变等性能都 与普通混凝土有一定 的差异翻 。 为改善再生混凝土较差的 性能 , 本试验将再生混凝土与纺织废地毯再生丙纶纤维结 合 , 形成废弃纤维再生混凝土 , 这样不仅可 以实现 回收利 用 , 保护天然资源 , 又能降低废弃物对环境 的影响。 更能显 著地改善再生混凝土的抗拉性 能 、 抗弯性能 、 抗冲击性能 及抗疲劳性能, 具有较好的延性及控制裂缝的能
11、力 。 为了研究废弃纤维再生混凝土受力破坏 过程中裂缝 的形成、 发展, 损伤的演化及其破坏规律, 故研究废弃纤维 再生混凝土的损伤是非常有必要的。 损伤是指在制作加工 过程中 、 外荷载和环境作用下 , 材料 的细观结构发生变化 , 引起微裂纹 、 微孑 L 洞的扩展和汇合 , 以至材料 的宏观力学 性能发生改变, 最终形成宏观开裂或材料破坏 的过程 5 】 。 王 春来和徐必根等研究单 轴受压状态下钢纤维混凝土 的复 杂损伤行为, 根据 We i b u l l 统计分布理论和等效应变假定 原理 , 推导出了钢纤维混凝土的损伤本构模型 ; 薛明琛将 L o l a n d 模型和 Ma r
12、 z a r s 模型整合修正后用于纤维混凝 土的 损伤模型中, 并导出了拉伸情况下的本构关系全曲线方程 ; 齐锋和党改红等还根据 钢纤维混凝土 的劈拉试验提 出了 指数型的钢纤维混凝土劈拉损 伤演化方程 8 1 。 基于 国内外 对钢纤维? 昆 凝 土的损伤模型研究方法 , 本文提 出了废弃纤 维再生混凝土单轴受压的损伤模型 。 1 试 验 概 况 1 1 测定轴 心受压损伤 的试验方 法 对于一定 的物体 , 都存在一个 固有振动频率 , 固有振 动频率决定了物体 的强度 , 故废弃纤 维再生混凝 土轴心 受压损伤试验 中应用动弹仪来测试试件在受压过程 中的 横 向振动 的基频振动频率 。
13、 本试验选用天津市港源试验仪 收稿日期:2 0 1 3 1 0 - 0 9 基金项 目:国家自然科学基金资助项目( 5 1 1 7 8 2 7 5 ) ; 沈阳市科技计划( F 1 1 - 1 6 5 9 0 0 ) 4 0 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 器厂生产的D T 2 0 动弹仪。 要想获得准确的试验数据, 在 操作上必须仔细 、 认 真。 同时 , 需要 在混凝土表面的被测试 点上涂抹黄油作为耦合介质, 以使传感器表面与混凝土之 间保持一个 良好的声学耦合, 涂抹层切记涂抹过厚, 还要 排 除其 中的气泡 。 如果 混凝土表面粗燥不平 , 要需要经过
14、 研磨处理 。 1 2 试件 配合 比及 分组 再生粗骨料采用原始强度为 C 4 0的混凝土 , 经人工破 碎成为最大粒径为 2 5 r n m且具有连续级配 的再生混凝土 粗骨料 。 天然粗骨料采用 粒径为 5 2 5 r n n l 具有连续 级配 的碎石 , 砂子为天然 中细河砂 。 水 泥采 用本溪山水工源水 泥厂生产 的 P 0 4 2 5 级水泥。 废弃纤维采用废旧地毯作为 废弃纤维来源 , 该地毯 的成 分为丙纶纤维 , 丙纶纤维具有 强度高, 耐磨性好 , 耐腐蚀性好等特点。 拌和用水为自来水。 废 弃纤 维再 生混 凝 土基体 设计 强 度为 C 4 0 , D G T J
15、0 8 2 0 1 8 -2 0 0 7 再生混凝土应用技术规程 中提出将再生混 凝土 的用水量分为净用水量 和附加 用水量两部分的配合 比设计方法 , 其 中当再生骨料掺入量为 5 0 时, 吸附水用水 量为 1 0 , 当再生骨料掺人量为 1 0 0 时 , 吸附水用水量为 2 0 k g t 。 为减少其他 影响因素对废 弃纤维混凝土的影响 , 本试验未采用减水剂 。 为了防止搅拌过程 中纤维成团 , 试验 采用干拌法 , 即先将砂 、 石 、 水 泥和纤 维一 起搅拌 均匀后 , 再加水一起搅拌成混凝 土。 通过试配确定废弃纤维再生混 凝土的配合 比, 试块分组情况及配合 比见表 1
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