荷载与氯离子耦合作用下再生混凝土梁受力性能试验研究

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再生混凝土技术是实现建筑、资源、环境可持续发展的重要措施。由于再生粗骨料的特点,再生混凝土中钢筋的锈蚀及其配筋结构的受力性能与普通的混凝土有明显区别。为了更好地研究再生混凝土梁的耐久性,本文设计了荷载与氯离子耦合作用下再生混凝土梁受力性能试验。研究的主要内容和成果如下:1.根据不同影响因素制作15根尺寸为120mm×180mm×1700mm的再生混凝土梁。采用通电锈蚀法对再生混凝土梁内部钢筋加速锈蚀,并施加持续荷载来模拟实际的服役状态,考虑再生粗骨料取代率(0%、50%、70%和100%)、钢筋锈蚀率(0%、3%、5%、7%和10%)、再生粗骨料强化方式(二氧化硅溶液浸泡和反应釜二氧化碳强化)和矿物掺和料(粉煤灰和矿渣)的影响,研究再生混凝土梁在荷载与氯离子耦合作用下的受力性能。2.进行持续荷载作用下再生混凝土梁在NaCl溶液中的浸泡试验。研究表明:随着钢筋锈蚀率的增大,梁的刚度降低;再生粗骨料取代率增大明显降低梁的刚度;再生粗骨料经强化处理后的梁刚度均优于普通再生混凝土梁,再生粗骨料经纳米二氧化硅溶液浸泡强化后的梁刚度优于碳化强化的梁;再生混凝土掺入矿物掺和料后提高梁抵抗变形的能力,其中复掺粉煤灰与矿渣的再生混凝土梁刚度优于单掺粉煤灰或掺矿渣的情况。3.在钢筋达到目标锈蚀率后,进行再生混凝土梁抗弯承载力试验。观察梁在分级荷载作用下裂缝发展情况与破坏形态,分析梁开裂荷载、极限荷载、挠度、位移延性与截面应变的变化规律。研究表明:随着钢筋锈蚀率的增大,梁的承载力和延性逐渐降低;再生粗骨料取代率越大,其梁的承载能力和延性越低;再生骨料经强化后,锈蚀钢筋再生混凝土梁承载力与延性得到提高,同等条件下,对再生粗骨料进行纳米二氧化硅溶液强化处理的梁承载力与延性高于二氧化碳强化的梁;复掺粉煤灰与矿渣的梁承载力高于单掺粉煤灰或单掺矿渣。对比掺矿物掺和料和再生粗骨料强化方式中最优配合比发现,在持续荷载和NaCl溶液浸泡共同作用下,再生骨料经纳米二氧化硅溶液浸泡强化后的梁极限承载力与普通混凝土梁相当,复掺粉煤灰与矿渣的再生混凝土梁承载力优于普通混凝土梁。4.破碎加载后的梁,取出梁中的纵筋与箍筋进行钢筋锈蚀率测定,并对纵筋进行力学性能试验。研究表明:试验梁中钢筋的实际锈蚀率均低于理论锈蚀率,在再生粗骨料取代率为100%条件下,梁中钢筋理论锈蚀率为5%~7%的钢筋与实测锈蚀率相比,误差均在8%以内,且钢筋理论锈蚀率为5%时误差最小。随着再生粗骨料取代率的增加,钢筋锈蚀率加大,力学性能降低得越多;再生粗骨料经纳米二氧化硅溶液或碳化强化的再生骨料混凝土梁中钢筋锈蚀率明显降低,钢筋力学性能明显提高;粉煤灰与矿渣能大大降低再生混凝土梁中钢筋的锈蚀率,其中复掺效果最优。
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