再生混凝土单轴受压本构关系及损伤模型研究

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为实现建筑业的可持续发展,作为新型绿色建材的再生混凝土已成为学术界和工业界研究的热点课题,并取得了一些具有应用前景的技术成果。国内外学者关于再生混凝土力学特性做过大量研究,由于再生骨料和试验方法的不同,其研究结果存在差异。目前用损伤理论描述再生混凝土的破坏过程的相关成果较少,为今后实际的推广应用,再生混凝土受压损伤模型需进一步探讨。探究关于再生骨料类型和掺量对试验材料本构模型的作用,本文试验设计了5组,分别为普通混凝土组;再生粗骨料取代组;再生细骨料取代组;再生粗、细骨料同时取代组;掺加纤维组(不同再生骨料替代率分别为30%,50%和100%,纤维用量采用每立方米混凝土掺入1.5kg)。在单轴受压工况下对各组试件进行了研究,依照本文的试验数据,研究了再生骨料类型和掺量对试件的抗压强度、弹性模量、峰值应变、极限应变的变化规律,总结出各组试件关于弹性模量、峰值应变及试验曲线的数学表达式,并得到相关结论:再生骨料掺量跟试件的抗压强度和弹性模量呈现负相关,而与试件的峰值应变和极限应变呈现正相关;纤维的掺入会使再生混凝土的抗压强度、峰值应变和极限应变提高,其延性得到很好的改善;再生混凝土的应力—应变全曲线形状与普通混凝土相似,基于过镇海模型拟合得到的再生混凝土本构关系在描述材料受压变化规律的效果较好。依据本文试验得到的相关数据,将再生混凝土作为含有初始损伤材料,用初始损伤去量化再生骨料类型和掺量对试验的影响规律。在我国混凝土规范中关于其本构关系的基础上建立了描述再生材料的一维受压损伤模型,并通过试验数据进行了模型验证,其吻合度较好;研究分析了试验中各组试件单轴受压损伤演化的过程,并得到相关结论:各组试件的损伤演化过程较为相似,在达到峰值应变前试件损伤量比较大,随着试件应变的增加,其损伤量也逐渐攀升,最终会趋于一致;加入再生细骨料并不会对试件产生较大损伤;加入纤维会较大程度降低试件的初始损伤。
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