再生混凝土梁受弯性能试验研究.pdf

第 1 8卷第 4期 2 0 1 5年 8月 建筑材料学报 J OuRNAL OF BUI L DI NG MATERI AL S Vo1 1 8， NO 4 Au g， 2 01 5 文章 编 号 ： 1 0 0 7 9 6 2 9 ( 2 0 1 5 ) 0 4 0 5 8 9 0 7 再生混凝土梁 受弯性能试验研究 陈爱玖 ， 王 璇 ， 解 伟 ， 杨 粉 ， 汪志昊 ( 1 华北水利水 电大学 土木与交通学院， 河南 郑州 4 5 0 0 1 1 ； 2 中国电建集团 西北勘测设计研究院有限公司，陕西 西安 7 1 0 0 6 5 ) 摘要 ： 对再生混凝土 梁进 行 受弯性 能试验后发 现， 当再生粗 骨料 ( R C A) 取代 率 ( 质量 分数) 为 4 O ， 7 0 和 1 0 0 时 ， 再 生 混 凝 土 梁 极 限 承 栽 力较 普 通 混 凝 土 梁 分 别 降低 了 1 5 ， 4 1 和 1 0 6 ； 随着再 生粗骨料取代率的增加 ， 再 生混凝土梁下部根状裂缝数 目增多、 间距 减小 研 究表 明： 平截面假定适用于再生混凝土梁， 再生混凝土梁的破坏形态及承栽力一 挠度 曲线与普通混凝 土 梁相似； 现行规范中开裂弯矩公式、 极 限承载力公式和挠度计算公式不适用 于再生混凝土梁， 建议 将挠度计算值乘以 1 3 ， 开裂弯矩和极限承载力计算值乘 以与再生粗骨料取代率相关的修正系数。 关 键 词 ： 再 生混 凝土 梁 ；取代 率 ；受 弯性 能 ；开裂 弯矩 ；极 限承 栽力 中 图分类 号 ： TU3 7 8 2 文献 标志 码 ： A d o i ： 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 7 9 6 2 9 2 0 1 5 0 4 0 1 0 Ex p e r i me nt a l Re s e a r c h o n Fl e x u r a l Pr o p e r t y o f Re c y c l e d Co n c r e t e Be a m CHEN Ai j i u ， WANG Xu a n 。 ， XI E We i ， Y ANG Fe n ， WANG Z h i h a o ( 1 S c h o o l o f Ci v i l En g i n e e r i n g a n d Co mmu n i c a t i o n ，No r t h Ch i n a Un i v e r s i t y o f W a t e r Re s o u r c e s a n d El e c t r i c Po we r ，Z h e n g z h o u 4 5 0 0 1 1，Ch i n a ；2 No r t h we s t En g i n e e r i n g C o r p o r a t i o n Li mi t e d，P o we r Co n s t r u c t i o n C o r p o r a t i o n o f Ch i n a ，Xi a n 7 1 0 0 6 5，Ch i n a ) Ab s t r a c t ：Ex p e r i me n t a l r e s e a r c h o n f l e x u r a l p r o p e r t y o f r e c y c l e d c o n c r e t e b e a ms wa s c a r r i e d o u t Co rn p a r e d wi t h o r d i n a r y c o n c r e t e b e a ms ，i t s u l t i ma t e b e a r i n g c a p a c i t y c a n b e r e d u c e d b y 1 5 ， 4 1 a n d 1 0 6 9 ， 6 wh e n t h e r e p l a c e me n t r a t i o( b y ma s s )i s 4 0 ， 7 0 a n d 1 0 0 o f t e s t b e a ms Wi t h t h e i n c r e a s e o f r e c y c l e d a g g r e g a t e c o n t e n t ， t h e r o o t c r a c k n u mb e r o f t h e l o we r p a r t o f t e s t b e a ms i n c r e a s e s a n d t h e c r a c k s pa c i ng d e c r e a s e s The r e s ul t s s ho w t h a t t he pl a n e s e c t i on a s s u m p t i o n i s a p pl i c a bl e f o r r e c y c l e d c o n c r e t e b e a ms ，i t s f a i l u r e p a t t e r n a n d b e a r i n g c a p a c i t y - d e f l e c t i o n c u r v e a r e s i mi l a r t o n o r ma l o n e s Th e p r e s e n t c r a c k i n g mo me n t ，u l t i ma t e l o a d b e a r i n g c a p a c i t y a n d d e f l e c t i o n f o r mu l a i n c o d e a r e n O l o n g e r a p p l i c a b l e I t ma y b e s u g g e s t e d t h a t t h e d e f l e c t i o n c a l c u l a t i o n v a l u e s h o u l d b e mu l t i p l i e d b y 1 3，t h e c r a c k i n g mo me n t a n d u l t i ma t e b e a r i n g c a p a c i t y f o r mu l a s h o u l d b e mu l t i p l i e d b y t h e c o r r e s p o n d i n g c o r r e c t i o n c o e f f i c i e n t Ke y wo r d s ：r e c y c l e d c o n c r e t e b e a m ；r e p l a c e me n t r a t i o；f l e x u r a l p r o p e r t y ；c r a c k i n g mo me n t ；u l t i ma t e b e a r i n g c a pa c i t y 近年 来 ， 再 生 混 凝 土 的开 发 与 应 用 受 到 国 内外 学者们 的重视 ， 他们针对再生混凝土的力学性 能进 行 了大 量 研 究陈 宗 平 等 认 为 再 生 粗 骨 料 ( R C A) 取 代率 对再 生混 凝 土 的抗 压 强 度 影 响 较 小 ， 对再 生 混凝 土 的抗折 强度 、 劈 裂强 度影 响较 大 杨 海 峰等 试验表 明随着再生骨料取代率的增加 ， 混凝 土与钢筋的黏结滑移曲线峰值滑移减小 ， 高强度再 生混凝 土较普 通强 度再 生混凝 土脆 性 大肖建庄 等 s 。 对再生混凝土梁抗 弯性 能进行试 验 ， 得 出再 生粗骨料取代率越大 ， 钢筋混凝土梁的挠度越大 ； 再 收稿 日期 ： 2 0 1 3 1 I - 2 0 修订 日期 ： 2 0 1 4 0 2 1 9 基金项 目 国家 自然科学基 金资助项 目( 5 1 1 7 9 0 6 4 ， 1 1 3 7 2 0 9 9 ) ； 河南省科技厅科技攻关资助项 目( 1 3 2 1 0 2 2 1 0 1 7 8 ) ； 河南省高校科技创新 团 队支持计划( 1 5 I R Ts THN0 2 8 ) ； 郑州市生态建筑材料重点实验室项 目( 2 0 1 3 1 1 ) 第一作者 ： 陈爱玖( 1 9 6 7 一) ， 男 ， 安徽舒城人 ， 华北水利水电大学教授 ， 硕士生导师， 博 士 E - ma i l ： c 1 9 6 7 1 6 3 c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 5 9 O 建筑材料学报 第 1 8 卷 生混凝土梁的开裂弯矩与极限弯矩略小于普通混凝 土梁 ， 在相 同弯矩作用下 ， 其挠度和最大裂缝宽度均 大 于普 通混凝 土 梁 目前关于再生 骨料 应用于结构 构件 的研究 较 少 ， 大大阻碍了再生混凝土的广泛应用 本文通过对 再生粗骨料取代率不同的再生混凝土梁进行抗弯试 验 ， 探讨 了再生混凝土梁的平截 面假定、 开裂弯矩、 极限承载力以及挠度计算 公式与现行规 范的适用 性 ， 为再生混凝土的研究提供参考依据 1 试验 1 1 原 材料 水 泥 ： 天 瑞牌 4 2 5 R普 通硅 酸 盐 水 泥 ； 砂 ： 洛 阳 产河砂 ， 细度模量 2 9 ； 再生粗骨料 ： 废弃钢筋混凝 土梁破碎加工制成 ， 抗压强度 2 5 3 5 MP a 废弃钢 筋混凝土梁 中的天然粗骨料 ( NC A) 与再生混凝土 梁 采用 的天 然粗 骨料 均为 石灰 岩碎 石 NC A 与再 生 粗 骨料 的技 术性 能见 表 1 裹 1 粗骨料技术性能 T a b l e 1 T e c h n i c a l p e r f o r ma n c e o f c o a r s e a g g r e g a t e s 再生混凝土强度等级为 C 3 5 ， 再生粗骨料取代 1 0 0 ， 再生混凝土配合 比及基本力学性能见表 2 率 r ( 质 量 分 数， 下 同) 分 别 为 0 ， 4 0 9 5 ， 7 0 和 袭 2 再生混凝土配合比与基本力学性能 T a b l e 2 M i x p r o p o r t i o n a n d b a s i c me c h a n i c a l p r o p e r t i e s of r e c y c l e d c o n c r e t e s Ce m e n t W a t e r NCA RCA f ： MP a f MP a E M P a O 4 0 7 0 1 0 0 1 2 0 9 7 2 5 3 6 3 O 0 4 2 9 7 5 0 1 0 7 1 No t e ： 一 Ax i a 1 c o mp r e s s i v e s t r e n g t h； 一 Ax i a 1 t e n s i l e s t r e n g t h! E - El a s t i c i t y mo d u l us 再 生 混 凝 土 梁 尺 寸 为 2 5 0 0 mm 1 0 0 mm 2 5 0 mm， 其底部纵 向钢筋、 架立筋和箍筋分别采 用 直径为 1 4 ， 1 O ， 8 mm 的 HR B 4 0 0钢筋 、 HP B 2 3 5钢 筋和 HP B 2 3 5钢筋 ， 箍筋 间距 1 0 0 mm 1 2 再生混凝土梁的制作与养护 再生混凝土采用 1 0 0 L强制式混凝土搅拌机拌 制 搅拌前 ， 先预湿再生粗骨料 ， 使其适量吸水 ， 待达 到饱和面干状态后进行搅拌 将再生混凝土拌 和物 注入预先装配好 的模板里 ， 用混凝土振捣棒进行振 捣 ， 浇筑完成 4 8 h后拆模 ， 并定时洒水养护， 同时用 塑料布遮盖 以减少水分蒸发 浇筑混凝土梁的同时 浇筑其伴随试块 1 3加载 装 置 再生混凝土梁采用两端简支、 跨 中两点对 称集 中加载方式 试验前对压力传感器进行标定 ， 再将试 验梁架设在支座上进行加载试验 荷载 的施加 以再 生混凝土梁的设计计算弯矩为依据 ， 采用液压油泵 ， 按照混凝土静载加载方法进行， 各级荷载值大小通 过与传感器相连的 Y J S A型静态电阻应变仪的读数 控制 再生 混凝 土 梁 加 载制 度 按 照混 凝 土 结 构试 验 方法标准 中的加载程序进行 2 试验现象 试 验发现 ， 再 生 混凝 土梁 的破 坏 过 程 经 历 弹 性 阶段 、 塑 性 阶段 、 钢 筋屈 服 和极 限状 态 ， 直 至破 坏 ， 此 过程 与普 通混 凝 土梁相 似 加载初期荷载值 比较小 ， 再 生混凝土梁处 于弹 性 阶段 ， 应力 与应 变成 正 比 ； 当荷 载增 大 到极 限 承载 力 的 1 8 9 6 左 右 时 ， 试 验 梁 跨 中处 出现 裂缝 ， 试 验 梁 底部受拉区混凝土退 出工作后 ， 受拉 区的工作主要 由纵向受力钢筋承受 ， 钢筋应力增大； 随着荷载的继 续增加 ， 再生混凝 土梁跨中处裂缝数量增多， 在 向上 延伸的同时具有一定宽度 ； 当荷 载达到极 限荷载的 7 0 左右时 ， 裂缝基本出齐 ， 此时最大裂缝宽度约为 0 2 mm 受 拉钢 筋屈 服后 ， 钢 筋 应变 骤 增 ， 裂缝 宽 度 不断开展， 挠度增长迅速 ， 随后上部受压区混凝土被 压酥甚至崩落 ， 再生混凝土梁最终破坏 试 验还 发现 ， 相 对于普 通混 凝 土梁 ， 再生 混 凝 土 一 一 一 一 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 4期 陈爱玖， 等 ： 再生混凝土梁受弯性能试验研究 梁纯弯段裂缝数量较多， 裂缝间距较小 ， 且其下部根 状裂缝多而密 随着再生粗骨料取代率的增加， 再生 混凝土梁纯弯段裂缝增多， 梁下部根状 裂缝数 目增 多、 间距减小 这是 由于再生粗骨料中含有大量砂浆 且有裂缝 ， 导致再生混凝土成型时 内部出现过多界 面和 细微 裂缝 ， 再 生 粗 骨 料 的缺 陷 对 混 凝 土抗 压 强 度的影响较小 ， 对抗拉强度的影响比较明显 ， 故随着 再 生 粗骨 料取 代 率 的 增 加 ， 再 生 混凝 土 抗 拉 强度 所 受影响较大 0 5 O 1 o o 1 5 0 2 0 0 2 5 0 He i gh t o f s e c t i o n n u n ( a ) C3 5 - R4 0 - 1 3平截面假定 的适用性 为了验证平截面假定 的适用性 ， 在再生混凝 土 梁侧面粘贴 5个 电阻应变 片， 将应变片与 电子应变 仪电路接好 ， 再将电子应变仪与计算机连接 ， 采集每 一 级 荷载 作用 下 的混 凝 土 应 变 图 1为 再 生 粗 骨料 取代率不同的再生混凝土梁在不同荷载级别下 的混 凝土应变随梁截面高度变化的曲线 8 O 5 0 1 0 0 l 5 O 2 0 0 2 5 0 He i【g Ut of s e c t i onmm ( b ) C3 5 - R7 0 - 2 0 5 0 1 o 0 l 5 0 2 0 0 2 5 0 He i g h t o f s e c t i o nram ( c ) C3 5 R1 0 0 - 2 图 1 再生混凝 土梁 在不 同荷载下的混凝土应变 曲线 F i g 1 Co n c r e t e s t r a i n c u r v e s o f r e c y c l e d c o n c r e t e b e a ms u n d e r d i f f e r e n t l o a d s 由图 1可以看出， 在一定标距 内， 再生混凝土梁 式 中： y m为截面抵抗力矩塑性影响系数 ， 取 1 5 5 ； f 从加载到接近破坏， 混凝土的应变沿试验梁高度 的 为混凝土轴心抗拉强度设计值 ， 试验 中取每根梁 的 变化基本符合平截 面假定 ， 即平截 面假定对再生混 实测抗 拉强度 ； I 。为换算截 面对其重 心轴 的惯性 凝土梁是适用的 矩 ； 为截面高度 ； o 为换算截面重心轴至受压边缘 的 陌 京 4 开 裂弯 矩 分析 ” ； 生 混 凝 土 开 裂 弯 矩 试 验 值 及 由 式 ( 1 ) 得 由于 目前没有再生混凝土结构设计规 范， 故按 到的计算值 懈 如表 3所示 由表 3可以看 出， 再生 照普通混凝土结构设计规 范E l l 中的方法 和公 式来 混凝土梁的开裂弯矩试验值 比按抗拉强度实测值计 计算再生混凝土的开裂弯矩值 普通混凝土受弯构 算出的开裂弯矩值小 件正截面抗裂弯矩 表达式见式 ( 1 ) ： 由表 3可见， 普通混凝土梁 C 3 5 一 R 0 1 ， C 3 5 一 R 0 2 f r 的 值分别为 1 0 2 1 和 1 0 1 0 ， 这说 明普通混 X V & c r hY o 凝土梁开裂弯矩试验值与理论计算值符合较好 ； 再 袭 3 再生混凝土梁的开裂弯矩试验值与计算值 Ta b l e 3 T e s t a n d c a l c u l a t e d v a l u e s o f r e c y c l e d c o n c r e t e b e a ms c r a c k i n g mo me n t ( k Nm) ： ( k N m) C3 5 一 R0 1 C3 5 一 R0 2 C3 5 一 R4 0 1 C3 5 一 R4 0 2 C3 5 一 R7 0 1 C3 5 一 R7 0 2 C3 5 一 R1 0 0 1 C3 5 一 R1 0 0 2 No t e ： M -Cr a c k i n g mo me n t a d j u s t me n t v a l u e O O O O O 0 O O O O O O O O O 5 O 5 O 5 5 O 2 2 l l - 1 kI l 周 舞甾o a 】 0 o U 0 O O O O O O O O O O O 0 O 5 O 5 5 0 ， 1 1 _ l 0 一 扫 0 _ 3 】 吕 0 U O O O O O O O O O O O O O 0 O 5 O 5 O 5 5 O 2 2 1 1 1 0 _【 d 嚅扫 0 _ 苦 口0 U 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 建筑材料学报 第 1 8卷 生混凝土梁 的 M： 均小于 1 ， 平均值为0 9 4 1 ， 标 准差 为 0 0 4 9 ， 变 异 系 数 为 0 0 5 2 ， 说 明 用 现 行 规 范 1 u 计算得到的再生混凝土梁开裂弯矩值与理论 计算值符合较差， 已不适用于再生混凝土梁 为了便于分析再生骨料取代率与再生混凝土梁 开裂弯矩的关系， 引入无量纲系数 ( 开裂弯矩相 对值) ， 以消除截面尺寸及基体强度带来 的影响 的表 达式 见式 ( 2 ) ： 一 ( b h ) ( 2 ) 式 中： b为试验梁宽度 ； 。 为试验梁有效高度 图 2是再生混凝土梁开裂弯矩相对值 随再 生粗骨料取代率 r的变化情况 由图 2可见 ， 随着再 生粗骨料取代率的增大， 开裂弯矩相对值逐渐减小， 这说明再生粗骨料取代率对再生混凝土梁的开裂弯 矩 有一 定影 响 0 3 9 0- 3 8 O 3 7 O 3 6 0 3 5 O 3 4 0 3 3 0 2 0 4 0 6 0 8 0 1 0 0 r C o yma s s ) P o 图 2 再生混凝土梁开裂弯矩相对值随 再生粗骨料取代率变化的 曲线 Fi g 2 Cu r v e s o f r e c y c l e d c o n c r e t e b e a ms c r a c k i n g mo me n t r e l a t i v e v a l u e V S 。 r e c y c l e d c o a r s e a g g r e g a t e r e p l a c e me n t r a t i o 取代率为 4 O ， 7 O 和 1 0 0 的再生混凝土梁与普 通混凝 土 梁 相 比， 开 裂 弯 矩 平 均 值 分 别 降 低 了 9 2 ， 1 2 3 6 和 1 8 6 3 拟采 用 再生 混 凝 土梁 与 普通混凝土梁开裂弯矩之 比作为修正系数 ， 调整 值 由计算 值 乘 以修正系数 得 到 由表 3 可见 ， 调整后的 M： r 平均值为 1 0 5 9 ， 标准差为 0 0 4 3 ， 变异系数为 0 0 4 1 ， 可见再生混凝土 的开裂 弯矩试验值与调整后 的计算值符合较好 对表 3中的开裂弯矩值进行 回归分析得到修正 系数 刁 与再生粗骨料取代率 r的关系 ， 见式 ( 3 ) ： 啦一 0 97 7 0 1 5 8 3 3 r ( 3) 综上 ， 再生混凝 土受弯构件正截 面开裂 弯矩 可 表示为 ： T Mc ： ( 4 ) n Yo 5 极 限承 载力分 析 以再生混凝土梁遭受最终破坏 的承载力作为其 极限承载力 Mu 按照普通混凝土结构设计规范【 “ 里 的基本假定和计算公式来计算再生混凝土梁 的极限 承载力 再生混凝土梁的正截面承载力计算公式为： Mu =饥f o b x( o 一音 l ( 5 ) 、 口 1 f o b x f y A。 ( 6 ) 式中： a 为 受压 混 凝 土 的简 化应 力 图 形 系数 ， 取 1 0 ； f 为混 凝 土抗 压 强度 ， 取实 测 的混 凝 土轴 心抗 压强度 ； f y 为钢 筋屈 服强度， 取实测 的钢筋屈 服强 度 ； z为混凝土受压区高度 ； A 为钢筋有效截面积 为更好地推算再生混凝土梁的开裂弯矩 ， 对现 再生混凝土梁的极限承载力试验值 M 与 由式 有开裂弯矩计算公式( 式( 1 ) ) 进行调整 再生粗骨料 ( 5 ) 得到的极限承载力计算值 M： 见表 4 表 4 再 生混凝 土梁极 限承载力试验值与计算值 Ta b l e 4 Te s t a n d c a l c u l a t e d v a l u e s o f r e c y c l e d c o n c r e t e b e a ms u l t i ma t e b e a r i n g c a p a c i t y C o d e f MP a 仉 Mo ( k Nm) M： ( k N m) 眠 ( k Nm) M 2 4 0 4 2 4 0 4 2 4 01 2 4 0 1 2 3 9 7 2 3 9 7 2 3 9 0 2 3 9 O 图 3为再 生混 凝 土梁极 限 承载力 与再 生粗 骨 料 取代率的关系曲线 由图 3可见 ， 再生混凝土梁极 限 承载力随着再生粗骨料取代率 的增加而有所降低 与普通混凝土梁相 比， 再生粗骨料取代率为 4 O 9 6 和 7 O 的再生混凝土梁承载力 的变化 比较小 ， 但再生 粗骨料取代率为 1 0 0 的再生粗骨料混凝土梁的承 载力明显比普通混凝土梁低 再生粗骨料取代率为 4 0 ， 7 O 和 1 0 0 的再 生 混 凝 土 梁 极 限 承 载力 与 2 屯 H 册 册 胁 眦 眦 一 一 一 一 一 一 一 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 4期 陈爱玖 ， 等 ： 再生混凝 土梁 受弯性能试验研究 0 2 0 4 0 6 0 8 0 1 0 0 r ( b y ma s s ) P o 图 3 再生混凝土梁极 限承载力 随再生粗骨料 取代率变化 的曲线 F i g 3 Cu r v e s o f r e c y c l e d c o n c r e t e b e a ms u l t i ma t e b e a r i n g c a p a c i t y V S r e c y c l e d c o a r s e a g g r e g a t e r e p l a c e me n t r a t i o 普通 混 凝 土 梁相 比分 别 降低 了 1 5 ， 4 1 和 1 0 6 再生混凝土梁 的轴心抗压强度 比普通混凝 土分别降低 了 1 4 ， 3 3 和 6 9 这是 因为 ： ( 1 ) 受压区的再生混凝土抗压强度 比 普通混凝土抗压强度低 ， 且再生粗骨料在加工过程 中存在细微裂缝导致再生混凝土 内部缺陷， 使其 强 度降低 ； ( 2 ) 再生混凝土试块尺寸较小 ， 其振捣成型 的密实度优于再生混凝土梁 ， 其 内部缺陷和微裂 缝 也 比再生 混凝 土梁 少 ； ( 3 ) 再 生 混凝 土与 钢筋 之 间 的 黏结强度随着再生粗骨料取代率的增大而降低 7 由表 4中可 见， 普 通 混 凝 土 梁 C 3 5 一 R0 1和 C 3 5 一 R 0 2的l W JM 值分别为 1 1 5 4和 1 1 6 3 ， 平均 值为 1 1 5 6 ， 试验值 比计算值 大且具有一定安全储 备 ； 再生混凝土梁 的 平均值 为 1 1 0 0 ， 标 准 差 为 0 0 4 7 ， 变 异 系数 为 0 0 4 3 ， 这 表 明再 生 混凝 土 梁的极限抗弯承载力试验值 比计算值大， 但安全储 备较小 ， 说 明现行规范_ 1 1 中抗弯承载力 的计算公式 可以适用于再生混凝土梁 ， 但为安全起见 ， 建议对现 行规 范 中的公 式予 以修正 由于 再 生混凝 土 梁极 限承 载力 与上 部混 凝 土 抗 压强度有关 ， 拟采用再 生混凝土与普通混凝土的轴 心抗压强度之比作为修正系数 叼 ， 调整值为理论 计 算值乘以修正系数 再 生混凝土梁极 限承载力试 验 值 与调整值 见表 4 由表 4可见 ， 调整后 的 值均略大于 1 ， 其平均值 为 1 1 4 4 ， 标 准差 为 0 0 2 7 ， 变异 系数 为 0 0 2 4 ， 接 近 于 普 通 混 凝 土 梁 的 平 均 值 1 1 5 6 ， 说明采用混凝土轴心抗压强度之 比作为修正 系数 是可 行 的 对表 4中的修正系数 进行 回归分析 ， 得到再 生混凝土梁极限承载力计算值修正系数与再生粗骨 料取代率的关系式 ： 仉一 0 99 9 6 1 4 9 6 7 7 6 1 0 _ ” r 一 6 3 0 2 3 9 1 0 一 。 r 。 ( 7) 综上 ， 再生混凝 土受弯构件正截面承载力计算 公式可表示为 ： M =7 u a 1 ( 。 一专) ( 8 ) 6 挠度分析 依据现 行普 通混 凝 土 结构 设 计 规 范 的规 定 ， 按裂缝控制等级要求 的荷载组合作用下， 钢筋混凝 土受弯构件 的短期刚度 B ， 长期刚度 B和最大挠度 值 a t 可按下列公式计算 ： B 一 ! 垒 ： ( 9 ) 1 1 5 + 0 2+ B 一 B ( 1 0 ) 钆 一 熹 警 式中： E 。 为钢筋的弹性模量 ； 为裂缝 间纵 向受拉 钢筋应变不均匀系数 ； 0 【 为钢筋弹性模量 与混凝土 弹性模量的 比值 ； p为纵 向受拉钢筋配筋率 ； y 为受 拉翼缘截面面积与腹板有效截面面积的 比值 ； Mk 为 标准组合计算 的弯矩； Ma 为 准永久组合计算 的弯 矩 ； 为荷载长期作用下 的挠度增大系数 ； f 0 为计算 跨度 在再 生混 凝 土梁 的跨 中位 置 布 置 位移 计 ， 记 录 各级荷载作用下 的挠度 ， 根据实测的挠度值和计算 值绘制承载力一 挠度 曲线如图 4所示 在再生混凝土 梁开裂前 ， 弯矩较小 ， 其处于弹性工作阶段 ， 承载力一 挠度 曲线图接近直线 ； 当再生混凝 土梁承受 的弯矩 接近开裂弯矩时 ， 承载力一 挠度 曲线开始偏离之前的 直线 ， 刚度开始降低 ； 再 生混凝土梁 出现第 1条裂 缝 ， 随着荷载的增加 ， 弯矩大于开裂弯矩 ， 承载力一 挠 -Ca l c u l a t e d va l u e Co r r e c t e d v a l ue C3 5 R0 t e s t va l u e C3 5 R4 0 t e s t va l u e C3 5 R7 Ot e s t v alu e v C3 5 Rl 0 0 t e s t va l ue O 2 4 6 8 l 0 1 2 1 4 De fle c t i o n mm 图 4 再生混凝土梁挠度试验值、 计算值与调整值 F i g 4 Te s t ，c a l c u l a t e d a n d c o r r e c t e d v a l u e o f r e c y c l e d c o n c r e t e b e a m s d e f l e c t i o n 一 目 Z 、 如 加 ：2 ( 一 暑 日 d 1 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 建筑材料学报 第 l 8卷 度 曲线 出现明显转折 ， 挠度 的增长速度较开裂之前 加快 ， 刚度明显降低 ； 钢筋屈服后 ， 承载力一 挠度曲线 出现第 2个转折 ， 裂缝急剧开展 ， 挠度激增 ， 刚度降 低迅 速 由图 4可 见 ， 再 生混凝 土梁 按 挠度 大小 排序 为 ： C 3 5 - R 1 0 0 C 3 5 一 R7 0 C 3 5 - R4 0 C 3 5 - R 0 这 是 由 于再生粗骨料上 附着有旧砂浆 ， 砂浆 的弹性模量 比 骨料低 ， 使得再生粗骨料的弹性模量降低 ， 而再生混 凝土由于再生粗骨料的掺入 ， 导致其变形性能降低 ， 挠 度增 大 由 图 4还可 见 ， 当荷 载较小 时 ， 再 生混 凝 土梁 挠 度计算值大于试验值 ， 荷载增大之后 ， 试验值大于计 算值 ， 这说明按照普通混凝 土结构设计 规范计算再 生混凝土梁 的挠度值不安全 由于现行规范中挠度的计算公式不适用于再生 混凝土梁 ， 为简化计算 ， 可以考虑给挠度计算值乘以 1个调整系数 1 3 将调整后的挠度计算值与试验值 进行 对 比， 对 比结果 见 图 4 由 图 4可 见 ， 在 正 常使 用阶段 ， 调 整后试 验值 与计 算值 之 比的平 均值为 0 8 9 9 ， 标准差为 0 0 8 9 ， 变异 系数 为 0 0 9 9 ， 乘 以修 正系数 1 3的挠度计算值大 于试验值 ， 可 以满足实 际工 程 中对 混凝 土梁挠 度 的要求 7 结论 ( 1 ) 再生 混凝 土梁 的正 截 面 受 力 过 程 与 普 通 混 凝 土 梁相 似 ， 具 有 明显 的弹性 阶段 、 塑 性 阶 段 、 钢 筋 屈服和极限状态 ； 再生混凝土梁应变测量值表 明， 再 生混凝土梁基本符合平截面假定 ( 2 ) 再生混凝土梁 的抗裂性能 随着再生粗骨料 取代率 的增加而降低 现行规范 中的相关公式不适 用于再生混凝土梁 ， 建议对现行 的开裂弯矩计算公 式乘以与再生粗骨料取代率有关的修正系数 ( 3 ) 再生粗骨料取代率 对再生混凝土梁 的极 限 承载力有一定影响 现行规范 中相关的公 式可以适 用于再生混凝土梁 ， 但为安全起见 ， 建议对现行的承 载力计算公式乘 以与再生粗骨料取代率有关 的修正 系数 ( 4 ) 再生混凝土梁的承载力一 挠度曲线与普通混 凝土梁类似 ， 随着再生粗骨料取代率的增加 ， 再生混 凝土梁的挠度增大 采用现行 规范计算再生混凝 土 梁的挠度 已经不再适用 ， 但根据试验结果对 比， 给现 行规范计算值乘以修正系数 1 3之后的修正值与试 验值符合较好 ( 5 ) 再生 混凝 土梁 中 的再 生粗 骨料 只涉 及 1种 类型， 由此得 出的结论适用范围有限 ， 因此对钢筋再 生混凝土梁受弯性能还需进一步研究 参 考 文献 ： 1 陈宗平 ， 徐金俊 ， 郑华海， 等 再生混凝土基本力学性能试验及 应力一 应变本构关 系 J 建筑材料学报 ， 2 0 1 3 ， 1 6 ( 1 ) ： 2 4 3 2 C HE N Z o n g p i n g ， XU J i n j u n ， Z HENG Hu a h a i ， e t a 1 B a s i c me c ha n i c a l p r o p e r t i e s t e s t a n d s t r e s s - s t r a i n c o ns t i t ut ive r e l a t i o n s o f r e c y c l e d c o a r s e a g g r e g a t e c o n c r e t e E J J o u r n a l o f Bu i l d i n g Ma t e r i a l s ， 2 0 1 3， 1 6 ( 1 )： 2 4 3 2 ( i n Ch i ne s e ) 2 崔正龙 ， 路沙沙 ， 汪振双 再生 骨料特性 对再生混 凝土强 度和 碳化性能 的影响E J 3 建筑材料学报 ， 2 0 1 2 ， 1 5 ( 2 ) ； 2 6 4 2 6 7 CUI Zh e ng l o n g， LU S h a s h a， W ANG Zh e n s hu a ng I n f l ue n c e o f r e c y c l e d a g gr e g a t e o n s t r e n g t h a n d a n t i c a r b o n a t i o n p r o p e r t i e s o f r e c y c l e d a g g r e g a t e c o n c r e t e J J o u r n a l o f B u i l d i n g Ma t e r i a l s ， 2 0 1 2， 1 5 ( 2 )： 2 6 4 - 2 6 7 ( i n Ch i ne s e ) 3 陈爱玖 ， 王静 ， 杨 粉 纤 维再 生混凝 土的力学 性能试验 及破坏 分析I- J 建筑材料学报 ， 2 0 1 3 ， 1 6 ( 2 ) ： 2 4 4 2 4 8 ， 2 6 5 C HEN Aij i u wANG J i n g ， YANG F e n E x p e r i me n t s o f me c h a ni e a l p r o p e r t i e s a n d f a i l u r e a n a l y s i s o f f i b e r r e c y c l e d c o n c r e t e E J J o u r n a l o f B u i l d i n g Ma t e r i a l s ， 2 0 1 3 ， 1 6 ( 2 ) ： 2 4 4 2 4 8 ， 2 6 5 ( i n Ch i ne s e ) 4 李佳彬 ， 肖建庄 ， 黄健 再生粗 骨料取代率 对混凝 土抗压强 度 的影响E J 3 建筑材料学报 ， 2 0 0 6 ， 9 ( 3 ) ； 2 9 7 3 0 1 LI J i a b i n。 XI AO J i a nz h u a n g， HUANG J i a n I n f l u e nc e o f r e c y c l e d c o a r s e a g g r e g a t e r e p l a c e me n t p e r c e nt a g e s o n c o m