砖混骨料再生混凝土冻融本构模型研究.pdf
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1、2023年第6 期(总第40 4期)Number 6 in 2023(Total No.404)doi:10.3969/j.issn.1002-3550.2023.06.011混凝土ConcreteTHEORETICALRESEARCH理论研究砖混骨料再生混凝土冻融本构模型研究齐琳1,张政,于保阳(1.沈阳城市建设学院土木工程学院,辽宁沈阳110 16 7;2.沈阳建筑大学交通与测绘工程学院,辽宁沈阳110 16 8)摘要:针对再生骨料中砖块含量的变化在冻融循环作用下对再生混凝土的影响,通过对再生骨料中不同砖块含量的再生混凝土进行冻融循环试验后进行单轴抗压试验,分析冻融循环对再生骨料中不同砖块
2、含量(0、10%、2 0%、30%)的再生混凝土峰值应变、峰值应力的影响。给出了再生混凝土的峰值应力、峰值应变随再生骨料中砖块含量和冻融循环次数变化的规律,并建立了考虑冻融循环次数及再生骨料中砖块含量双影响因素再生混凝土本构模型。再生混凝土会由于再生骨料中砖块含量增加导致其峰值应力降低、峰值应变增加。再生骨料中砖块含量越高,对再生混凝土抗冻性的影响越大,再生混凝土可以承受的最大冻融循环次数越小。关键词:建筑废料;砖混骨料再生混凝土;冻融循环;本构模型中图分类号:TU528.01(1.Department of Civil Engineering,Shenyang Urban Construct
3、ion College,Shenyang 110167,china;2.School of Traffic and Surveying Engineering,Shenyang Jianzhu University,Shenyang 110168,china)Abstract:The effect of freeze-thaw cycles on recycled concrete is investigated by conducting uniaxial compressive tests on recycledconcrete with different brick contents
4、in the recycled aggregate,and the effect of freeze-thaw cycles on the peak strain and peak stress ofrecycled concrete with different brick contents in the recycled aggregate(0,10%,20%and 30%)is analysed.The peak stress and peakstrain of the recycled concrete are given as a function of the brick cont
5、ent in the recycled aggregate and the number of freeze-thaw cycles,and a principal structure model of the recycled concrete is developed,taking into account the double influence of the number offreeze-thaw cycles and the brick content in the recycled aggregate.The model is based on the fact that the
6、 increase in brick content inrecycled aggregate leads to a decrease in peak stress and an increase in peak strain in recycled concrete.The higher the brick content in therecycled aggregate,the greater the effect on the frost resistance of the recycled concrete and the smaller the maximum number offr
7、eeze-thaw cycles that the recycled concrete can withstand.Key words:construction waste;brick and aggregate recycled concrete;freeze-thaw cycles;intrinsic model文献标志码:AResearch on freeze-thaw constitutive model of brick-concrete recycled concreteQI Lin,ZHANGZheng,YU Baoyang?文章编号:10 0 2-3550(2 0 2 3)0
8、6-0 0 56-0 5题。Belen等 学者研究天然粗骨料置换为2 0%、50%、10 0%0引言的再生粗骨料的再生混凝土单轴受压全曲线,分析发现,峰改革开放以来,中国进人现代化发展浪潮,到如今我国值应变与粗骨料置换率表现为正相关。马昆林等研究了的城镇化率已达6 0%。伴随着老旧城区的拆除改造,产生再生混凝土损伤本构关系,得出了相关混凝土损伤本构模了大量的建筑废料。我国2 0 2 0 年建筑废料产量高达30 亿t。型并研究了损伤变量、损伤发展速率与应变之间的关系。随着建筑废料数量的不断增长,可供堆放和处置建筑废料白卫峰等8 通过0 150 次冻融循环对再生混凝土进行单轴的场地日渐紧张 2 。
9、将建筑废料合理充分地循环再利用 3,抗压试验,研究了冻融循环次数对再生混凝土应力-应变曲是实现“双碳”目标的有效途径之一4。线的影响,得出了与冻融循环次数相关的再生混凝土本构再生混凝土(Recyled Aggregate Concrete,RAC)是指以模型及相关参数。建筑废弃物为原料,经粉碎、制备生产再生骨料,并部分或全建筑废料中的主要成分为旧混凝土块及碎砖块。由于部替代天然骨料而制成的新型混凝土。砖混骨料再生混凝砖块强度低、物理性能差,再生骨料中的碎砖块含量影响土(Brick and Recyled Aggregate Concrete,BRAC)指的是再着混凝土的性能。建筑废料中砖块与旧
10、混凝土块掺杂,单生骨料中既含有旧混凝土块又含有碎砖块的再生混凝土。独挑选砖块费时费力,如果不将砖块有效利用,建筑废料建筑废料的再利用,近年来成为国内外研究的热点问就无法充分利用。收稿日期:2 0 2 2-0 3-0 8基金项目:国家自然科学基金面上项目(519 7 8 42 2);辽宁省教育厅一般项目(1njc201916)56笔者针对再生粗骨料中的砖块含量对混凝土的影响,对再生混凝土进行冻融循环试验后进行单轴抗压试验,研究再生粗骨料中的砖块含量以及再生混凝土承受的冻融循环次数对再生混凝土的应力-应变曲线的影响。建立考虑再生骨料中砖块含量及再生混凝土承受冻融循环次数的本构模型。1试验材料水泥选
11、用山水牌P042.5级水泥,细集料为模数2.36 的天然河砂,水是自来水,天然粗骨料是石灰石,最大颗粒直径20mm。再生骨料取自沈阳李相固废回收站。按JGJ52一2006普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准测定,粗骨料的物理性质见表1。减水剂选择萘系减水剂,其减水率在2 0%左右。2试验设计本次试验制作将再生粗骨料部分取代天然骨料的再生混凝土,加入质量占比50%的再生粗骨料。再生骨料取自沈阳李相固废回收站其中砖块含量为18.9 2%。为了研究在再生骨料中砖块含量对再生混凝土性能的影响,考虑到水泥组别/(kg/m)BRAC-0450BRAC-10%450BRAC-20%450BRAC-30%45
12、0注:BRAC-X中X为再生粗骨料中砖块骨料的含量。4组试验共制作6 0 个试件,其中12 个正方体试件,尺寸为150 mmx150mmx150mm进行抗压强度试验。48 个棱柱体试件,尺寸为10 0 mmx100mmx300mm,进行冻融循环及单轴受压试验。试件振实成型养护1d后脱模,标养2 8 d。冻融试验使用快冻法。根据GB/T50082一2 0 0 9 普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法10 进行试验,试验结束的标志为当试件的相对质量损失超过5%、相对动弹性模量损失超过40%或冻融循环次数达到30 0 次。由于各组再生骨料中砖块的含量不同造成再生混凝土的性能差异,因此各组的冻融循环最
13、大次数不同。3试验结果与分析3.1应力-应变曲线未经冻融循环时4组再生混凝土单轴受压应力-应变曲线如图3所示,4组再生混凝土经冻融循环后的应力-应变曲线如图4所示。各试件的特征指标如表3所示(f为峰值应力;8 为峰值应变;E为弹性模量,当应力为0.4f时的割线模量作为再生混凝土的静态弹性模量)。由图3可知,当再生骨料中砖块含量增加时,应力-应变曲线峰值点向右下方移动,曲线的上升段斜率逐渐减小,上升段斜率代表了试件承受荷载的能力,说明再生骨料中砖块含量的增加图1筛分挑选后的再生粗骨料表1粗骨料物理性能粗骨料种类吸水率/%表观密度/(kg/m)石灰岩2.25旧混凝土块8.53砖块13.58再生骨料
14、中砖块含量的离散性,且不同来源的再生骨料中砖块含量存在差异,扩大再生骨料中砖块含量的取值范围。取再生粗骨料中的砖块含量为0、10%、2 0%、30%共4组,其余水泥、自来水、细骨料、减水剂掺量相同,粗骨料总质量相同。制备强度等级为C40的混凝土,再生混凝土的配合比及抗压强度如表2 所示。表2 再生混凝土配合比与抗压强度细骨料天然碎石水胶比/(kg/m)0.4619.50.4619.50.4619.50.4619.5压碎指标/%2.6679.8231219.8199631.2旧混凝土块砖块/(kg/m)/(kg/m)575.3575.3575.3517.8575.3460.2575.3402.7
15、(a)试件加载再生混凝土承受荷载的能力减弱。再生骨料中砖块含量30%时较砖块含量0 时峰值应力降低了11%、峰值应变增加了2 4.3%、弹性模量减小了2 5.2%,这是由于混凝土的薄弱点为粗骨料与砂浆的界面,而砖块的强度较低,砖块含量的增加使砖块也成为了再生混凝土的薄弱点,从而造成峰值应力减小,峰值应变增大。由图4可知当再生骨料中砖块含量相同,随着冻融循环次数的增加,相应的应力-应变曲线峰值点向右下方移动,57减水剂/(kg/m)/(kg/m)04.557.54.5115.14.5172.64.5(b)试件破坏形态图2 试验过程抗压强度/MPa47.646.844.340.2353025201
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