[00633464]复杂应力状态下再生混凝土与钢筋粘结锚固性能及本构关系研究

课题来源与背景：中国正处于新的战略发展机遇期，全国各地城市改造和建设工作开展的如火如荼，但从近几十年的发展经验来看，中国传统的经济发展模式是用高消耗、高污染来带动经济高增长，对资源的利用常常是粗放的和一次性的，导致了一系列已发和潜在的自然资源短缺与枯竭问题。解决废弃建筑垃圾的主要办法仍旧是填埋，这一办法不仅占用大量的土地，而且会造成严重环境污染并花费大量运输费用。为解决这些问题，混凝土的生产及施工技术必须走可持续发展的道路。 研究目的和意义：再生骨料混凝土(简称再生混凝土：Recycled aggregate concrete)是将废弃混凝土破碎加工作为骨料重新利用的新型绿色建筑材料，因此它具有绿色环保、节约能源等优势。再生混凝土与钢筋间微观性能与普通混凝土具有明显界面差异，这种界面差异是改变再生混凝土与普通混凝土间界面粘结力学差异的机理根源。粘结锚固性能是钢筋再生混凝土协同工作的基础，是工程中极为关心的关键技术问题。实际结构中，再生混凝土结构往往处于多轴应力或复杂应力状态下，因此研究钢筋再生混凝土结构在复杂应力状态下的粘结锚固性能、粘结滑移本构关系十分必要。 主要论点与论据：再生混凝土主要薄弱点发生在界面过渡区，裂缝首先发生在旧界面，继而出现在新界面，然后发展到旧砂浆，由新旧界面联合旧砂浆发展演变成贯通裂缝。在同强度条件下，再生混凝土试件的相对黏结强度随再生粗骨料取代率的变化不明显，配箍筋后其峰值滑移量随再生粗骨料取代率的增加呈增大趋势。设置箍筋能有效提高再生混凝土的黏结强度和与之相对应的峰值滑移量，但提高配箍率对两者影响有限。再生混凝土与钢筋间粘结位置函数与普通混凝土相似，粘结锚固位置函数基本在0.15-0.85La保持稳定，两端急剧变化，但相比普通骨料混凝土而言，再生骨料混凝土与钢筋粘结应力传递较快，粘结应力分布较均匀。针对再生混凝土与钢筋间粘结滑移位置函数特点，提出三折线粘结锚固位置函数模型。钢筋再生混凝土粘结-滑移曲线与锚固深度有关，采用位置函数与基本粘结-滑移曲线乘积的形式表达。当采用与普通混凝土同强度进行配合比设计时，建议再生混凝土锚固长度可直接按普通混凝土规范进行，而采用与普通混凝土同水灰比方法进行再生混凝土配置时，建议其锚固长度应在普通混凝土规范基础上提高10-15%。在单侧及双侧受压应力状态下，钢筋再生混凝土破坏形态逐渐从劈裂破坏过渡到劈裂-拔出破坏，随着侧压应力的增加，尤其是在二轴侧压应力状态下，钢筋再生混凝土裂缝逐渐出现横向裂缝。随着侧压应力增加，钢筋再生混凝土粘结强度及峰值滑移量不断增加，粘结-滑移曲线下降段不断变缓，残余变形不断增加。同强度设计情况下，钢筋再生混凝土在侧压应力状态极限粘结强度、峰值滑移量受再生粗骨料取代率影响较小，因此，从粘结角度考虑，再生粗骨料混凝土用于结构工程、尤其是多轴受力状态下是可行的。钢筋再生混凝土梁式试验粘结裂缝首要在梁底沿纵向钢筋发展，随着荷载增加，裂缝逐渐变宽，并沿垂直梁侧发展，当发展至纵向钢筋位置处后斜向发展，形成一条主要斜裂缝。梁式试验粘结强度整体小于简单拉拔试验，同水灰比设计情况下，随着再生骨料取代率的增加，钢筋再生混凝土梁极限粘结强度整体基本下降，再生混凝土梁自由端滑移值随取代率的变化规律不明显。和简单拉拔试块规律相同，再生混凝土梁式试验钢筋应变从自由端至加载端逐渐增长，钢筋再生混凝土粘结刚度在0.15-0.85倍粘结长度范围内逐渐降低，建立了弯剪应力状态下钢筋再生混凝土粘结滑移线性三折线位置函数模型。