盐冻循环后再生粗骨料混凝土与钢筋粘结性能研究

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在旧建筑物的拆除过程中会产生大量的建筑垃圾,使得环境污染问题和填埋空间匮乏的问题愈发严重。通过对再生混凝土的开发和应用以此回收建筑垃圾是解决这些问题的一种方法。从环境保护和资源有效利用的角度来看,再生混凝土技术具有深远的意义。混凝土与钢筋之间良好的粘结性能是两者协同工作的基础,而在中高纬度地区,海洋环境中的钢筋混凝土结构经常遭受盐冻破坏。因此,对盐冻循环后再生混凝土与钢筋粘结性能的研究具有重要的意义。此外,许多钢筋混凝土结构,如道路、桥梁以及工业建筑等,在其使用过程中会受到重复荷载的作用。在盐冻循环和重复荷载的共同作用下,再生混凝土与钢筋的粘结性能会发生严重的退化。因此,有必要对盐冻循环及重复荷载耦合作用下再生混凝土与钢筋粘结性能进行研究。本文首先通过快速冻融循环试验对盐冻循环后再生混凝土的基本性能进行研究,主要包括再生混凝土的表观现象、质量、立方体抗压强度以及相对动弹性模量。结果表明:在盐溶液中的再生混凝土的抗冻性能劣于在清水中的再生混凝土的抗冻性能;再生混凝土的抗冻性能劣于普通混凝土的抗冻性能。在现有盐冻破坏理论的基础上,对混凝土的盐冻损伤机理进行分析,进而对再生混凝土抗盐冻性能较差的原因进行了解释。通过拔拉试验对盐冻循环后再生混凝土与钢筋的粘结性能进行研究,主要包括再生混凝土与钢筋的粘结破坏形态、初始滑移粘结强度、极限粘结强度、相对粘结强度、残余粘结强度、峰值滑移以及粘结-滑移曲线。结果表明:当冻融循环次数相同时,在盐水中冻融的再生混凝土试件的粘结性能退化程度大于在清水中冻融的再生混凝土试件;再生混凝土试件的粘结性能退化程度大于普通混凝土试件;箍筋对盐冻循环后再生混凝土试件粘结性能的退化起到抑制作用。建立了盐冻循环后再生混凝土与钢筋的粘结-滑移本构关系模型,并研究了盐冻循环对锚固区域内粘结-滑移分布的影响。分析了盐冻循环后混凝土与钢筋粘结性能的退化机理,并指出导致盐冻循环后再生混凝土与钢筋粘结性能退化严重的原因是,再生混凝土试件盐冻产生裂缝的发展速度及钢筋肋挤压产生裂缝的发展速度均大于普通混凝土试件,再生混凝土试件中的这两种裂缝更容易发生交汇。通过拔拉试验对重复荷载及盐冻循环耦合作用下再生混凝土与钢筋的粘结性能进行研究,并与单调荷载作用下再生混凝土与钢筋的粘结性能进行对比。结果表明:当冻融循环次数相同时,重复荷载作用下试件的极限粘结强度小于单调荷载作用下的极限粘结强度;重复荷载作用下试件的峰值滑移则大于单调荷载作用下的峰值滑移。在盐水中冻融的再生混凝土试件的抗重复荷载系数小于在清水中冻融的再生混凝土试件的抗重复荷载系数;再生混凝土试件的抗重复荷载系数小于普通混凝土试件的抗重复荷载系数。建立了重复荷载及盐冻循环耦合作用下再生混凝土与钢筋的粘结-滑移本构关系模型,并研究了重复荷载对锚固区域内粘结应力分布的影响。分析了重复荷载及盐冻循环耦合作用下再生混凝土与钢筋的粘结性能退化机理,并对重复荷载导致粘结应力分布变化的原因进行了解释。最后,通过ABAQUS有限元软件对盐冻循环后再生混凝土与钢筋的粘结性能进行数值模拟,通过试验结果对有限元模型进行验证,并研究了不同参数对再生混凝土与钢筋粘结性能的影响规律。
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