再生混凝土梁的抗弯性能试验研究

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再生混凝土是一种利用再生骨料制成的新型建筑材料。由于再生骨料具有高孔隙率、高吸水率等缺陷,因此研究再生混凝土的力学性能是其推广应用的基础。本文利用废旧混凝土梁制成的再生骨料,设计合理的配合比,制作同一强度等级下的不同再生骨料取代率(0%、50%和100%)的54个混凝土试件和3根混凝土试验梁,对再生混凝土的力学性能进行试验研究。对混凝土试件进行了抗压、抗拉、抗折和弹性模量试验,结果表明:再生混凝土的各项强度总体上要比普通混凝土的低,弹性模量下降了19%~25%。再生混凝土试件的破坏形态和普通混凝土的相似,但是破坏界面没有普通混凝土的整齐,发生破坏的断面不只出现在再生骨料和水泥砂浆的交界面,还出现在再生骨料内部。对混凝土梁的静力加载试验表明:再生混凝土梁的抗弯过程和普通混凝土梁基本相同,平截面假定依然成立。再生混凝土梁的开裂弯矩约为普通混凝土梁的66.0%。再生混凝土梁的裂缝发展比普通混凝土梁紊乱和密集,跨中挠度略大于普通混凝土梁,极限弯矩比普通混凝土梁低11.7%。利用ANSYS建立了混凝土梁的数值模型,分析表明:计算模型的荷载-挠度曲线的变化趋势与试验结果基本一致,屈服弯矩和极限弯矩与试验值相差不大。裂缝分布和试验过程中的开展区域相互吻合。以100%骨料取代率的数值模型为参照,分析配筋率和截面尺寸对再生混凝土梁抗弯性能的影响。结合试验结果提出了再生混凝土受压区高度的修正系数和开裂弯矩的修正公式。对比跨中挠度的计算值和试验值,提出了再生混凝土梁抗弯刚度的修正公式。以普通混凝土梁整个服役期间的结构性能作为等效转换的目标,结合《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62-2012)要求,考虑承载能力极限状态的弯矩、正常使用极限状态的挠度、最大裂缝宽度和耐久性,建立了再生混凝土梁转换为普通混凝土梁的等效方程,并举例说明了等效的具体过程。
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