硕士论文PPT――杨曦

11:45再生混凝土梁正截面抗裂性能和裂缝宽度试验研究答辩人:杨曦导师:吴瑾教授硕士学位论文答辩江苏省建设科技规划项目(JH200332)11:45第一章绪论第二章试验概况第三章再生混凝土强度指标试验研究第四章再生混凝土梁开裂荷载试验研究第五章再生混凝土梁裂缝宽度试验研究第六章结论与建议主要内容11:451.1选题意义1.2研究现状1.3本文研究内容第一章绪论11:451.1选题意义近年来，随着国民经济持续快速地发展，大量旧建筑物被拆除，每年拆除的旧有、新建的建筑所产生的垃圾约8000万吨以上，在所有的建筑垃圾中，废弃混凝土的量是最大的，约占1/3。今后废弃混凝土块仍有增多的趋势。传统的建筑垃圾处理方法主要是运往郊外堆放或填埋，不仅占用了大量的土地，而且还污染了环境。废弃混凝土的巨大处理费用和由此引发的环境问题已十分突出，成为城市的一大公害。11:451.1选题意义城市建筑垃圾资源化处理是上世纪九十年代以来世界许多国家，特别是发达国家环境保护和可持续发展战略追求的目标之一。世界各国都在利用拆毁的混凝土废弃物，在重建工程中用作再生骨料，有效地节约天然资源的优质骨料，这对于节省能源和资源、保护生态环境具有重要意义。11:451.1选题意义使用于结构中的再生混凝土出现裂缝以后，可能对结构的使用性能和耐久性产生诸多不利影响，如钢筋锈蚀，降低结构的抗渗性能，降低结构刚度，增大变形量，并且容易造成人们心理上的不安全感。因此，必须对再生混凝土结构在使用期间的裂缝状态加以控制。然而，世界范围内对再生混凝土的研究大多集中在对其材料性质的研究，而对再生混凝土结构性能的研究还比较少，更没有形成再生混凝土结构设计规范。因此，要想使再生混凝土技术应用到工程实际中，并对其裂缝进行控制，必须对其抗裂性能有比较深入的研究。11:451.2研究现状郑州大学宋新伟的试验结果表明，再生混凝土梁的开裂弯矩主要由混凝土的抗拉强度决定；建议再生混凝土梁的截面抵抗矩塑性影响系数为1.433。同济大学肖建庄等的试验结果表明：现行《混凝土结构设计规范》（GB5001022002)提出的普通混凝土梁有关开裂弯矩、裂缝宽度的公式均不再适用于再生混凝土梁。广西大学林俊也对再生混凝土梁的开裂弯矩进行了试验研究。研究结果表明，再生骨料取代率小于30%时候，规范的公式适用，取代率大于50%的时候，需要对开裂弯矩的规范公式进行修正，建议对规范计算开裂弯矩值乘以0.7。11:451.2研究现状宋新伟对再生骨料取代率变化时的裂缝宽度进行了对比，结果表明再生骨料取代率对裂缝宽度的影响不大，再生混凝土梁最大裂缝宽度计算公式可以采用现行混凝土结构设计规范中的计算公式。兰阳的研究表明，再生混凝土梁破坏时的裂缝间距与普通混凝土梁基本相同，建议在计算再生混凝土梁裂缝宽度时，在按照普通混凝土梁裂缝宽度计算结果的基础上乘以1～1.5的扩大系数。11:451.2研究现状国内外对再生混凝土梁的裂缝以及抗裂性能的专门研究很少，即使有研究，也是针对不同取代率再生混凝土梁的研究，且大多是比较定性的研究，没有系统地对100%取代率的再生混凝土梁提出与普通混凝土相衔接的开裂弯矩及裂缝宽度计算公式。因此，对于再生混凝土梁的抗裂性能和裂缝宽度有待进一步的深入研究。11:45本文研究内容本文主要针对100%取代率的再生混凝土梁的抗裂性能和裂缝宽度进行试验研究。此外，为了使试验数据更加接近实际，试验中还包括了再生混凝土的抗拉强度以及弹性模量的测试。主要内容包括：1、立方体劈裂抗拉强度的测试与计算；2、棱柱体弹性模量的测试与计算；3、开裂荷载及其影响因素；4、梁的裂缝发展形式及规律；5、梁的裂缝间距；6、梁的裂缝宽度及各因素的影响规律。11:45第二章试验概况2.1试验方案设计2.2试验设备11:452.1试验方案设计再生粗骨料来源于南京某拆迁工地的废弃钢筋混凝土块，经人工破碎、清洗、分级成粒径5mm～20mm的骨料。废弃混凝土块再生混凝土粗骨料11:452.1试验方案设计试验用水泥钢筋试样钢筋笼11:452.1试验方案设计试验设计因素：参照普通混凝土的研究方法，对于再生混凝土梁的开裂荷载，主要考虑混凝土的强度和钢筋有效配筋率两个影响因素；对于再生混凝土梁的裂缝宽度，主要考虑混凝土强度、有效配筋率、钢筋有效直径以及保护层厚度几个因素。再生混凝土配合比11:452.1试验方案设计试验共设计了3根普通混凝土梁，27根再生混凝土梁。试验方案设计结果11:452.1试验方案设计试验方案设计结果11:452.1试验方案设计梁配筋图钢筋应变片的粘贴成型后的试件11:452.1试验方案设计加载示意图加载系统图（反）加载系统图（正）11:452.2试验设备东华DH3818静态应变仪联能YES2538静态应变仪裂缝笔11:45第三章再生混凝土强度指标试验研究3.1再生混凝土抗压强度3.2再生混凝土抗拉强度11:453.1再生混凝土抗压强度为了使试验结果更加接近实际，本试验对所用的再生混凝土的基本力学性能进行了测试。对每根梁都预留了6个立方体试块，分别用来确定每根梁所用的混凝土抗压强度及抗拉强度，同时研究再生混凝土抗拉强度与抗压强度的关系。立方体抗压试验结果11:453.2再生混凝土抗拉强度抗拉强度是影响混凝土梁开裂荷载最重要的力学指标，因此本文要对每根梁的抗拉强度进行实测，抗拉强度的测试方法有三种，本文采用最简便易行的立方体劈裂抗拉试验应力分布及加载示意图11:453.2再生混凝土抗拉强度混凝土立方体劈裂抗拉强度按下式计算：AFAFfts637.02劈裂试验后的试块11:453.2再生混凝土抗拉强度y=0.2396x0.5782R2=0.80711.001.201.401.601.802.002.202.4010.0020.0030.0040.0050.00立方体抗压强度(MPa)劈裂抗拉强度(MPa)再生混凝土劈裂抗拉强度与立方体抗压强度之间的关系在计算普通混凝土劈裂抗拉强度时，采用的是经验公式：本试验通过回归，可以得到再生混凝土劈裂抗拉强度与立方体抗压强度之间的关系：58.024.0cutsff75.019.0cutsff11:453.2再生混凝土抗拉强度拉压比是混凝土抗裂性能的一个重要指标，试验结果表明，再生混凝土拉压比随着抗压强度的增加而减小，但达到一定程度后，这种减小的趋势变小，这与普通混凝土的变化趋势相同，但再生混凝土拉压比随强度增加而减小的幅度比普通混凝土略大。0.030.040.050.060.070.0815202530354045抗压强度(MPa)拉压比再生混凝土拉压比与抗压强度的关系11:45第四章再生混凝土梁开裂荷载试验研究4.1计算模式探讨4.2再生混凝土梁与普通混凝土梁的比较4.3混凝土强度对开裂荷载的影响4.4配筋率对开裂荷载的影响4.5建议公式11:454.1计算模式探讨从普通混凝土梁的开裂弯矩计算的方法可以看出，在计算截面抵抗矩塑性影响系数时，需要用到混凝土受拉时的本构关系。混凝土受拉本构模型再生混凝土受拉本构模型这样，就得到了再生混凝土截面抵抗矩塑性影响系数为1.338，这个竖直比普通混凝土的1.55小。11:454.2再生混凝土梁与普通混凝土梁的比较051015200100200300400500600混凝土应变（）荷载（kN）L01（普通）L12（再生）05101520250100200300400混凝土应变()荷载(kN)L02(普通）L23（再生）L01、L12荷载-混凝土应变关系图L02、L23混凝土应变-荷载读数变化图从比较的结果来看，当梁达到相同的荷载时，再生混凝土梁受拉侧的混凝土应变要明显大于普通混凝土梁，也就是说，当受拉侧混凝土达到极限应变（假设两者极限应变一样），即开裂时，再生混凝土梁的荷载比普通混凝土梁小，再生混凝土梁的开裂荷载小于普通混凝土梁。从试验的结果可以看出，在相同条件下，再生混凝土梁的开裂荷载比普通混凝土小25%左右。11:454.2混凝土强度对开裂荷载的影响20253035404511.522.53开裂弯矩(kN·m)混凝土抗压强度(MPa)25272931333537394122.533.54开裂弯矩(kN·m)混凝土抗压强度(MPa)L21、L41、L51抗压强度-开裂弯矩图L22、L32、L52抗压强度-开裂弯矩图20253035404511.522.533.54开裂弯矩(kN·m)混凝土抗压强度(MPa)L14、L34、L54抗压强度-开裂弯矩图从比较的结果可以看出，再生混凝土梁的开裂弯矩随着混凝土强度的增大而在增大，这样的结果与预期相符合，与普通混凝土的变化规律也相同。11:454.2混凝土强度对开裂荷载的影响但是本试验中也出现个别组别的再生混凝土梁开裂弯矩没有随着混凝土强度的变化而变化，说明试验中的随机性和离散性是存在的2224262830323422.533.54开裂弯矩(kN·m)混凝土抗压强度(MPa)L23、L33、L43混凝土抗压强度-开裂弯矩关系图11:454.3配筋率对开裂荷载的影响1.011.211.411.611.812.012.212.412.612.811.522.533.544.5开裂弯矩(kM·m)配筋率(%)1.011.512.012.513.013.5111.522.533.544.5开裂弯矩(kN·m)配筋率(%)L11、L12、L13配筋率－开裂荷载图L21、L22、L23、L24配筋率－开裂荷载图0.550.750.951.151.351.551.751.952.151.51.71.92.12.32.52.7开裂荷载(kN·m)配筋率(%)L61、L62、L63配筋率－开裂荷载图从比较结果可以看出，随着配筋率的增大，再生混凝土梁的开裂弯矩随之增大。配筋率对再生混凝土梁开裂弯矩的影响比预期的要大。11:454.4再生混凝土梁开裂弯矩建议公式通过以上的讨论，可以初步给出再生混凝土梁的计算公式。参考普通混凝土梁开裂弯矩的形式，给出再生混凝土梁开裂弯矩式：RtRmRcrfWM0Rm试验得到的均值为1.224，方差为0.14，变异系数0.31。说明再生混凝土梁的抗裂性能比普通混凝土差，与大多数研究者的研究结果相符合。11:454.4再生混凝土梁开裂弯矩建议公式为了验证试验所得到的再生混凝土梁开裂弯矩计算公式的适用性，对其他研究者的试验数据进行整理对比。其他开裂弯矩试验数据验证结果11:45第五章再生混凝土梁裂缝宽度试验研究5.1再生混凝土梁裂缝发展规律5.2再生混凝土梁与普通混凝土梁的对比5.3混凝土强度的影响5.4钢筋直径及配筋率的影响5.5保护层厚度的影响5.6再生混凝土梁裂缝宽度计算公式11:455.1再生混凝土梁裂缝发展规律对于再生混凝土梁，总体来看，混凝土强度对梁的开裂荷载影响更大，而钢筋的配筋率则对梁的承载力影响更加明显。而本试验所进行的27根再生混凝土梁的裂缝发展情况，相对于普通混凝土梁来说又具有一些不同的地方：1、本试验进行的再生混凝土梁的第一条裂缝并不一定是最终具有最大裂缝宽度的裂缝，并且第一条裂缝的位置也不在梁跨中的位置，通常都是在纯弯段内的任何位置，但一般会有相应对称的一条裂缝出现；2、本试验再生混凝土梁的裂缝间距比普通混凝土的裂缝间距小，在这种情况下，再生混凝土梁的裂缝条数也增多；11:455.1再生混凝土梁裂缝发展规律4、总体来说，再生混凝土梁的裂缝比普通混凝土梁要复杂很多，经常出现比较异常的裂缝，如裂缝的中断及汇合、裂缝的分叉也比较普遍。5、虽然裂缝更加杂乱分散，但是再生混凝土梁的最大裂缝宽度和普通混凝土梁相比，并没有增大的趋势，有的甚至小于普通混凝土梁。3、再生混凝土梁弯剪段的斜裂缝出现的比较早，通常在纯弯段出现几条垂直裂缝后不久就会出现斜裂缝，有的梁甚至和垂直裂缝同时出现。但是斜裂缝出现后，梁并不是很快就破坏，而是有一个相对长的过程；裂缝实拍11:455.1再生混凝土梁裂缝发展规律试验中部分梁的裂缝分布情况：L01裂缝分布图L11裂缝分布图11:455.1再生混凝