再生混凝土在多軸應(yīng)力下的強(qiáng)度及本構(gòu)關(guān)系研究.pdf

1、再生混凝土是一種新型綠色建筑材料，其應(yīng)用具有良好的環(huán)保和經(jīng)濟(jì)效應(yīng)?；炷两Y(jié)構(gòu)在實(shí)際工程中大多處于多向應(yīng)力狀態(tài)，混凝土多軸應(yīng)力強(qiáng)度及本構(gòu)關(guān)系是最重要的基本理論問(wèn)題和結(jié)構(gòu)分析基礎(chǔ)。再生混凝土由于微觀結(jié)構(gòu)與普通混凝土存在明顯差異，用現(xiàn)有普通混凝土多軸應(yīng)力強(qiáng)度和本構(gòu)關(guān)系對(duì)再生混凝土進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析已不適用，因此，再生混凝土多軸力學(xué)性能研究是一項(xiàng)重要的基本理論研究課題。本文結(jié)合國(guó)家自然科學(xué)基金《再生混凝土在多軸應(yīng)力下的強(qiáng)度及本構(gòu)關(guān)系研究》(No.51

2、478126)，對(duì)不同再生骨料取代率下的混凝土試件進(jìn)行了單軸及多軸強(qiáng)度試驗(yàn)研究及理論分析。具體工作如下:
　　1、采用SEM掃描電鏡及電子顯微鏡對(duì)再生骨料及再生混凝土過(guò)渡區(qū)界面的微觀形貌進(jìn)行了觀測(cè)。發(fā)現(xiàn)再生混凝土新-舊過(guò)渡區(qū)界面處有明顯的孔洞和微裂縫。利用高清攝像儀，對(duì)再生混凝土切片在不同加載階段的裂縫開(kāi)展情況進(jìn)行了采集，并分析了再生骨料的使用對(duì)裂縫開(kāi)展的影響。根據(jù)再生骨料微觀特性，提出以“再生骨料效應(yīng)層”作為再生骨料性能表征的微

3、觀結(jié)構(gòu)模型，并建立了再生骨料效應(yīng)層體積分?jǐn)?shù)計(jì)算式。
　　2、對(duì)不同再生骨料取代率下的混凝土試件在單軸應(yīng)力下的立方體抗壓強(qiáng)度、棱柱體抗壓強(qiáng)度以及抗拉強(qiáng)度進(jìn)行了測(cè)試，并給出了各強(qiáng)度值之間的換算關(guān)系。結(jié)果顯示，隨著再生骨料取代率的增加，混凝土單軸強(qiáng)度值逐漸降低。根據(jù)強(qiáng)度值與混凝土密度及再生骨料取代率的關(guān)系，提出再生混凝土強(qiáng)度的二元變量數(shù)學(xué)計(jì)算模型。試驗(yàn)測(cè)試了再生混凝土單軸受壓應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線(xiàn)，再生骨料取代率越高，彈性模量越小，曲線(xiàn)上升

4、段初始斜率越小，曲線(xiàn)下降段越陡峭。結(jié)合受壓應(yīng)力-應(yīng)變曲線(xiàn)特點(diǎn)，提出了適用于再生混凝土的分段有理式本構(gòu)模型和損傷模型。同時(shí)，試驗(yàn)測(cè)試了混凝土受拉應(yīng)力-應(yīng)變曲線(xiàn)受再生骨料取代率的影響，并提出了合適的受拉本構(gòu)模型。
　　3、對(duì)再生混凝土在二軸壓應(yīng)力狀態(tài)下的力學(xué)性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究，分析了應(yīng)力比和再生骨料取代率兩個(gè)因素對(duì)二軸壓強(qiáng)度、變形以及初始彈性模量的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明，再生混凝土二軸壓強(qiáng)度值高于單軸強(qiáng)度，且強(qiáng)度值隨應(yīng)力比的變化規(guī)律為:α

5、0.5＞α0.75＞α1＞α0.25，隨再生骨料取代率的變化規(guī)律為RAC30＞RAC0＞RAC50＞RAC70＞RAC100。最大主應(yīng)力方向的應(yīng)變值隨再生骨料取代率的增加而增大，隨應(yīng)力比的增大而減小。彈性模量值隨再生骨料取代率的增加而降低，隨應(yīng)力比的增大而增大。根據(jù)方差計(jì)算，定量分析了應(yīng)力比和再生骨料取代率兩個(gè)因素對(duì)二軸壓強(qiáng)度、變形以及初始彈性模量的影響率。根據(jù)強(qiáng)度和變形數(shù)據(jù)，提出了再生混凝土二軸壓強(qiáng)度破壞準(zhǔn)則和主應(yīng)變空間破壞準(zhǔn)則。試驗(yàn)

6、測(cè)試了二軸壓下再生混凝土應(yīng)力-應(yīng)變曲線(xiàn)，并分析了再生骨料取代率對(duì)曲線(xiàn)形狀的影響，結(jié)合曲線(xiàn)特點(diǎn)，提出了基于損傷理論的二軸壓本構(gòu)模型。
　　4、對(duì)再生混凝土在三軸壓應(yīng)力狀態(tài)下的強(qiáng)度及變形性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究，分析了應(yīng)力比和再生骨料取代率對(duì)混凝土在三軸壓下破壞形態(tài)、強(qiáng)度及變形的影響。結(jié)果表明，再生骨料取代率對(duì)三軸壓破壞形態(tài)影響不明顯，混凝土試件發(fā)生層狀劈裂破壞和斜剪破壞兩種破壞形態(tài)。三軸壓應(yīng)力下再生混凝土強(qiáng)度值約為單軸強(qiáng)度值的4.5～5.

7、5倍，應(yīng)力比為α=-0.1∶-0.5∶-1時(shí)強(qiáng)度值最大，強(qiáng)度值隨再生骨料取代率的變化規(guī)律為RAC30＞RAC0＞RAC50＞RAC70＞RAC100。最大主應(yīng)力方向的峰值應(yīng)變?cè)讦?-0.1∶-0.25∶-1時(shí)值最大，應(yīng)變值隨再生骨料取代率的增加而增大。根據(jù)三軸強(qiáng)度提高值和最大主壓應(yīng)力方向的應(yīng)變值隨應(yīng)力比及再生骨料取代率的變化趨勢(shì)，分別提出了以應(yīng)力比和再生骨料取代率為變量的三軸壓強(qiáng)度和應(yīng)變計(jì)算公式。通過(guò)方差計(jì)算，定量分析了應(yīng)力比和再生骨料