再生混凝土单轴受力应力-应变关系试验与数值模拟

摘要

再生混凝土作为一种绿色环保型建筑材料已经得到广泛的重视，国内外学者对其展开了大量的试验研究，并取得了初步的成果。然而，由于再生粗骨料自身的复杂性，用不同的再生粗骨料所得试验结论往往不同，甚至相反。为打破试验条件的限制，本文从再生混凝土的细观结构入手，构建再生混凝土格构模型，以考察再生混凝土各组分对再生混凝土性能的影响。 在总结前人试验结果的基础上，对再生混凝土的细观结构和界面特点进行了系统分析。研究认为再生混凝土的新界面过渡区比普通混凝土疏松，但是普通混凝土界面处的微裂纹宽度要远大于再生混凝土；再生混凝土的新界面过渡区的界面宽度大于普通混凝土。再生混凝土究竟沿哪一个界面破坏并不是固定的，是跟再生粗骨料自身的性能和新砂浆的水灰比密切相关的。当再生粗骨料较强且没有严重损伤而水灰比较大时，再生混凝土受压的破坏面将在更大程度上经过新界面，当再生粗骨料较弱或损伤比较严重时，其将沿老界面破坏。 本文考察了再生粗骨料来源复杂时对再生混凝土单轴受压应力-应变全曲线的影响，用强度为C20、C50的废混凝土破碎后制成再生粗骨料，将其按不同比例混合后采用同一水灰比拌制再生混凝土，测定其单轴受压应力-应变曲线。试验发现，不同来源再生粗骨料混合使用会降低再生混凝土的抗压强度；弹性模量将受控于强度等级较低的废混凝土；废混凝土强度等级越低，极限应变和峰值应变均增加。 基于格构模型理论和再生混凝土细观结构特点建立了适用于再生混凝土的格构模型，用FORTRAN编写程序算得再生混凝土应力-应变全曲线，并与试验曲线进行了对比，发现本文模型基本能反应再生混凝土的破坏过程，在选取适当参数的前提下，能较好的用于计算其应力-应变全曲线。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1课题背景

1.1.1建筑废弃物

1.1.2再生混凝士技术发展史

1.2本文主要工作

参考文献

第二章国内外研究现状

2.1再生混凝土

2.1.1再生混凝土基本性能概述

2.1.2再生混凝土应力-应变关系

2.2混凝土损伤理论概述

2.3混凝土细观模型评述

2.4小结

参考文献

第三章再生混凝土细观结构分析

3.1引言

3.2再生混凝土细观结构

3.2.1再生混凝土细观组成

3.2.2再生混凝土界面特点

3.2.3再生混凝土界面分析

3.3再生混凝土损伤分析

3.3.1再生混凝土破坏面分析

3.3.2再生混凝土初始损伤

3.3.3再生混凝土损伤演化初探

3.4小结

参考文献

第四章不同来源再生混凝土单轴受压应力-应变全曲线试验

4.1引言

4.2试验设计与试验过程

4.2.1试验原材料

4.2.2再生混凝土的配合比

4.2.3再生混凝土试件的制作与养护

4.2.4试验设备与加载制度

4.3试验结果

4.3.1单轴受压破坏特征

4.3.2单轴受压主要试验结果

4.4试验结果分析

4.4.1单轴受压应力-应变全曲线规律

4.4.2轴心抗压强度

4.4.3弹性模量

4.4.4峰值应变

4.4.5极限应变

4.5小结

第五章再生混凝土格构模型理论

5.1引言

5.2普通混凝土格构模型理论

5.2.1格构模型的生成

5.2.2格构模型的有限元方程

5.2.3单元破坏准则

5.3混凝土随机骨料模型

5.3.1骨料级配理论

5.3.2蒙特卡罗法

5.3.4随机骨料模型的生成

5.4再生混凝土格构模型

5.4.1再生混凝土随机骨料模型

5.4.2再生混凝土格构模型

5.5本文实例

5.5.1再生混凝土随机骨料模型

5.5.2再生混凝土格构模型

5.5.3流程图

5.6小结

参考文献

第六章基于格构模型的单轴受力应力-应变关系数值分析

6.1引言

6.2模型参数对曲线的影响

6.2.1外部参数对曲线的影响

6.2.2内部参数对曲线的影响

6.3再生混凝土单轴受压应力-应变全曲线拟合

6.3.1参数取值

6.3.2试验曲线的拟合

6.3.3老砂浆含量对再生混凝土受压性能的影响

6.4再生混凝土单轴受拉应力-应变曲线拟合与预测

6.4.1再生混凝土单轴受拉应力-应变曲线的拟合

6.4.2再生混凝土单轴受拉应力-应变曲线的预测

6.5讨论

6.6小结

参考文献

第七章结论与展望

7.1本文结论

7.2对今后研究的建议

致谢

个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果