再生混凝土单轴受压应力应变关系研究.pdf

丁东方 ： 再生混凝土单 轴受压应 力应 变关系研究 再生混凝土单轴受压应力应变关系研究 丁东方 ( 连云港市交通运输局 ， 江 苏连 云港2 2 2 0 01 ) 【 摘要】 应力 一 应变关系是再生粗骨料混凝土结构设计和分析的重要依据。文中采用等应力循环加卸载 方法得到了再生粗骨料混凝土的单轴受压应力 一应变全曲线， 并建立了相应的数学模型。研究结果可为再生粗 骨料混凝土结构设计和分析提供参考依据。 【 关键词】 再生混凝土； 单轴受压； 应力 一 应变关系 【 中图分类号】 T U 5 2 8 0 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 1 6 8 6 4 ( 2 0 1 2 ) 0 6 0 0 2 5 0 2 作为一种新型绿色建筑材料， 再生混凝土在工业 与民用建筑 中的非承重结构及公路路面工程 中已经 得到一定应用。再生混凝土技术不仅可以解决废弃 混 凝 土带来 的环境 污 染 ， 还可 以节 约 天然 骨料 资源 ， 具有显著的社会效益、 经济效益和环境效益， 符合可 持续发展战略的要求。目前， 国内外的一些学者针对 再生混凝土的性能进行了大量的研究， 取得 了丰硕的 研究成果， 但针对 1 0 0 取代率再生混凝土基本力 学性能的研究还不够系统完善 ， 对应力 一 应变曲线相 关数学模型 的研究则更为少见 。文中基于试验， 研究了再生粗骨料混凝土的单轴受压应力 一应变全 曲线 ， 并建立了相应数学模型。 1 试验方法及加载装置 再生粗骨料来 自南京市某拆迁工地 的废弃钢筋 混凝土块 ， 使用年限约为2 0年， 经人工破碎、 筛分后得 到。再生粗骨料基本性能见表 1 。 表 1 再生粗骨料基本性能 粒径范 m m 堆积密度 l【 g m I 3 表观密 k g n l 1 0 ra i n 吸水率 再生混凝土设计强度等级为 C 2 0 、 C 2 5 、 C 3 5 、 C 4 0 ， 再生粗骨料 1 0 0 取代率。共 四组标准棱柱体试件 ( 1 5 0 m m X 1 5 0 m m X 3 0 0 m m) ， 每组相应制作 3个标准 2 O 1 0 0 2 O 0 04 00 0 6 D 0 0 l O。6 2 试验结果及分析 l 鼍 l雪 3 0 2 5 2 0 1 5 1 O 5 0 试件 ， 编号分别为 R C 2 0 、 R C 2 5 、 R C 3 5 、 R C 4 0 。实测 混 凝土2 8 d 立方体抗压强度和弹性模量见表 2 。 表 2 混凝土 2 8 d抗压强度和弹性模量试验值 采用“ 等应力循环加卸载试验方法”来测定再生 混凝土的应力 一应变全曲线 ， 即每次加载至预定应力 后全部 卸载 至零 ， 再次 进行 加载 ， 多 次循 环后 达不 到 预定应力 而 自动转 向包 络线时 ， 进行下 一级 预定应 力 的加载。 试验 将预定应力分为 4级 ， 分别 为 0 9 7 f c 、 0 8 f c 、 0 6 A、 0 ， 后三级应力对应于应力 一应变曲 线 的下 降段。 加载装置示意图见 图 1 。 位 0 5 O 0 0 l o o o 0 l 5 0 o 0 O l O 。 6 5 O o 0 l 0 0 0 0 l O 图2 实测再生粗骨料混凝土应力一 应变全曲线 ； 鼍 实测再生粗骨料混凝土应力 一应变全曲线 ， 见 图 2 6 低温建筑技术 2 0 1 2年第 6期 ( 总第 1 6 8期) 2 。 将再生 混凝土受 压 应 力 一应 变全 曲线用 无量 纲 坐 标 ：s s ， Y= 表示 ， 应力 一应变全曲线上升 段可用数学条件描述如下： ( 1 ) =0， Y =0 。 ( 2 ) 0 1 ， =0即上升段曲线单调减小 ， 无拐点 。 ( 3 ) =1 时， =0和 Y=1 0 ， 曲线单峰。 t 1 Y b 符合上述三个几何条件的最简单数学形式为三 次抛物线 ， 将 3个边 界条件带入可得到 ： Y= +( 32 ) +( 一2 ) x ( 1 ) 应力 一 应变全曲线下降段几何特征的数学描述 ： ( 1 ) 当 =0时； 1 ， 即下降段有一拐点。 ( 2 ) 当 等 = 0 时， 1 ， 即 下 降 段 存 在 最大曲 U 率点。 1 2 o 8 O 4 0 ( 3 ) 当 一 。 。， y 一 0时 ， 一 0 。 C I ( 4 ) 全部曲线 0 ， 1Y0 。 符合上述四个几何条件 的比较简单的形式是有 理分式 ： y a 1 d ( 一 ) + ( 2 ) 式中， 为待定系数。 采用最小二乘法分别对各组再生混凝土无量纲 应力 一应变全曲线进行计算， 以确定式( 1 ) 、 ( 2 )中的 参数 值。 相关系数尺可按式( 3 ) 计算， 用来判断拟合 曲线与试验曲线的符合程度。 各组再生混凝土试件 的 试验 曲线及拟合 曲线见 图 3 。 R： _兰 兰 = D ( ) D( Y ) ( 3 ) 式 中， 1 1 ， Y 为再生混凝土计算应力值及 试验实测 应力值 ； C O V ( ， Y )为 ， Y 两 变量 的协方 差 ； D( ) ， D( y ) 分别为 ， Y 变量的方差。 f - RC2 0 曲线 ：1： 2 线 ：1： 2 RC35 线 ：1 2 _ 线 0 l 2 3 4 x = dE 0 2 4 6 8 x= e E O 2 4 6 = 咆 图3 实测及拟合应力一 应变全曲线 从图中可以看出， 按普通混凝土下降段曲线方程 计算所得无量纲应力值要 比再生混凝土的大， 这表 明 ： 普通混凝 土的应力 一应 变全 曲线方程 已不 再适 用 于再生 混凝 土 。 因此 ， 用最 小 二乘法对 试验 数据 进行 分析 ， 推导出了相应的 值 ， 见表 1 。 表 1 再生混凝土应力 一应变全曲线参数取值 注 ： 相关 系数 R对应于冉生混凝土应力 应变全曲线 F降段 。 3结语 文 中试验设 计 主要 针对 1 0 0 取 代率 ， 研 究 了不 同强度等级下再 生粗骨 料混凝 土单轴受压 本构 关 系。 采用等应力 循环 加 卸载 方 法得 到 了再生 粗骨 料 混凝 土的单轴受压应力 一应变全曲线， 通过回归分析建立 了相应 数学模 型 。 由于再生粗骨料 来源 的地域性 及差异 性 ， 使 得再 0 l 2 3 4 X =F E 生粗骨料 及再 生 混凝 土 的力 学 性 能 有 较 大 的差 别 。 因此 ， 以后 的研究 中应 考虑 不 同来 源的再 生粗骨 料 ， 分析其离散性及统计规律 。 参 考文献 1 郑建军 ， 盛毅生 ， 等 再生混凝土技术与展望 J 浙江工业大 学学报 ， 2 0 0 6 ， 3 4( 1 )： 17 2 肖建庄， 杜江涛不同再生粗集料混凝土单轴受压应力 一 应 变全 曲线 J 建筑材料学报 ， 2 0 0 8 ， 1 ( 1 1 ) ： 1 1 11 1 5 3 过镇海 混凝土的强度和变形 一 试验基础和本构关系 M 北京 ， 清华大学出版社 ， 1 9 9 7 4 王浩 再生混凝土强 度指标 及单 轴受 压本构关 系研究 D 南京 ： 南京航空航天大学 ， 2 0 0 9 收稿 日期 2 0 1 2 0 21 6 作者简介 丁东方 ( 1 9 6 4一) ， 男 ， 江苏徐州人 ， 工程师 ， 从 事 交通运输管理工作。