林区道路再生混凝土配合比设计新方法及全再生钢筋混凝土构件应用实验研究

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林区道路与桥隧等配套形成四通八达的交通网络,是山区重要的运输通道。为了满足日益增长的林区、林场的生产和生活需要,需要大量的天然砂石骨料建设适用于林区的建筑工程如林区道路、桥梁和房屋等。若就地取材进行林区开采则势必破坏当地的地质、地貌等景观,而如果能充分循环利用城、镇、乡、村拆迁后遗留的建筑固废物如废混凝土、旧钢筋等制成再生钢筋混凝土来构筑建筑物、结构物等,那将是变废为宝,保护林区生态可持续发展的建设之路。
  本文在广泛调研国内外再生混凝土研究现状、进展和存在不足之处的基础上,紧密结合湖南省科技厅、建设厅、广东省教育厅、长沙市科技局、株洲市建设局和惠州市城乡建设规划局科技项目开展研究,对再生混凝土配合比设计及全再生钢筋混凝土构件作深入、细致的试验研究和理论分析。力图解决全再生混凝土+全再生钢筋制作成全再生钢筋混凝土梁一柱构件存在的问题,为最大限度利用城乡旧有建筑拆迁时所造成的废混凝土和废旧钢筋的循环再生利用提供有应用价值的研究成果。
  本文主要做了如下3项工作:
  (1)废混凝土经过破碎→筛分→级配→粗细骨料,测试附加用水量,提出全再生骨料混凝土配合比设计的新方法,建立了求解再生或全再生骨料的四元或六元一次方程组及计算再生或全再生混凝土掺n种混合料的广义配合比的方程组和全再生粗-细骨料附加用水量的实用计算公式,据此配制的再生或全再生骨料混凝土的品质和强度与天然骨料混凝土大体一致,甚至还高于普通混凝土。
  (2)制作了24根全再生钢筋混凝土及普通钢筋混凝土梁-柱构件,其中全再生钢筋混凝土梁和普通钢筋混凝土梁-柱构件各12根,按照六种不同配比的材料组合形式分为六组,每组4根,2根为全再生钢筋梁-柱构件;2根为普通钢筋混凝土梁一柱构件,进行对比试验。添加料为聚羧酸减水剂、粉煤灰、粒化高炉矿粉,分别浇筑成型。
  (3)对24根全再生钢筋混凝土及普通钢筋混凝土梁-柱构件在不同加载情况下的应变、变形、裂缝、破坏特征都做了全方位的观察、测试、统计,取得了一批有价值有意义的试验数据资料。
  通过深入、细致的研究与分析,获得的主要成果如下:
  (1)按照本文提出的配合比设计新方法所配制的全再生骨料混凝土的品质是相当好的,强度甚至超过天然骨料配制的普通混凝土;
  (2)现场拆迁的废旧钢筋经过矫正、调直、除锈处理后进行钢筋物理力学检测,符合要求的钢筋可以用于再生混凝土构件、结构或结构体系;
  (3)单掺粉煤灰、复掺粉煤灰+矿粉的全再生混凝土强度明显高于同样掺粉煤灰、复掺粉煤灰+粒化高炉矿渣粉的普通混凝土,而单掺粒化高炉矿渣粉的强度则小于同样掺粒化高炉矿渣粉的普通混凝土。
  (4)对弯曲和弯-剪的破坏形态,全再生与普通钢筋混凝土粱相似,抗剪切箍筋应变规律沿高度先增后减,但全再生钢筋混凝土梁弯曲破坏的挠度、极限弯矩均大于普通梁弯-剪复合破坏的模式。除编号为RL-2梁,全再生钢筋混凝土梁的腹剪斜向主裂缝呈长扁核桃状,但裂缝较同一设计强度等级的普通钢筋混凝土梁稍多、稍密,宽度和挠度较大,二者之间的弯.剪裂缝的发展趋势大致相同。
  (5)全再生钢筋混凝土柱偏心受压实验的混凝土应变、钢筋应变、侧向位移、破坏状况与普通钢筋混凝土柱的情况相似,但承载能力>普通钢筋混凝土柱。
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