再生粗骨料混凝土的早期裂縫試驗(yàn)研究與數(shù)值模擬.pdf

1、粗骨料是制備混凝土必不可少的原材料，現(xiàn)有的天然砂石粗骨料已經(jīng)難以維持混凝土粗骨料的可持續(xù)發(fā)展，因此必須要找到合適的天然粗骨料的替代品。整個(gè)地球每年都因舊建筑物、舊公路拆除而產(chǎn)生規(guī)模龐大的廢棄混凝土，這些廢棄混凝土又得不到有效的循環(huán)利用，因此研究再生混凝土的性能十分重要。這些廢棄混凝土塊經(jīng)過機(jī)械破碎、分級(jí)后，按一定的替代率與相應(yīng)的配合比可以制成再生粗骨料?，F(xiàn)在研究的大都是再生粗骨料混凝土的力學(xué)性能，而關(guān)于再生粗骨料混凝土的早期開裂及鋼纖維

2、再生粗骨料混凝土早期開裂的研究是少之又少，同時(shí)試驗(yàn)的復(fù)雜性和高成本性又限制了再生混凝土的發(fā)展，有限元數(shù)值模擬作為一種數(shù)值分析方法，即方便直觀又節(jié)省了試驗(yàn)成本。因此，本文的主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)采用集中約束平板法，利用萬能試驗(yàn)機(jī)及裂縫寬度觀測(cè)儀測(cè)取試驗(yàn)數(shù)據(jù)，通過分析試驗(yàn)所得的數(shù)據(jù)，研究了再生粗骨料對(duì)天然粗骨料的不同替代率、鋼纖維不同體積摻量對(duì)再生粗骨料混凝土28天抗壓強(qiáng)度和早期開裂性能的影響，主要得出以下結(jié)論:①隨著再生粗骨

3、料替代率的增加，再生混凝土的28d抗壓強(qiáng)度、28d抗劈裂強(qiáng)度，均表現(xiàn)出先增大后減小的趨向，當(dāng)替代率為60％時(shí)，抗壓強(qiáng)度達(dá)到最大值;隨著再生粗骨料替代率的增加，再生混凝土的24h水分蒸發(fā)速率、最大裂縫寬度、裂縫總面積先減少后增大。當(dāng)再生粗骨料對(duì)天然骨料的替代率為60％時(shí)，再生粗骨料混凝土板的開裂程度最小。②鋼纖維再生粗骨料混凝土板的28天抗壓強(qiáng)度隨著鋼纖維體積摻量的增加，而先降低后增加;其24h水分蒸發(fā)速率、最大裂縫寬度、裂縫總面積則整體

4、表現(xiàn)出先降低后升高的趨向。再生粗骨料混凝土板的28d抗劈裂強(qiáng)度隨著鋼纖維體積摻量的增加而增高。當(dāng)鋼纖維的體積摻量達(dá)到0.8％，鋼纖維再生粗骨料混凝土板的早期開裂程度最小。
　　(2)通過ANSYS完成有限元數(shù)值模擬，先選擇Solid70單元進(jìn)行熱分析，熱分析完成后，將Solid70單元轉(zhuǎn)換為Solid45單元，讀取熱分析結(jié)果，進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，得到再生粗骨料混凝土板的溫度應(yīng)力。得到溫度應(yīng)力后，重新建立有限元模型，采用Solid65單元

5、進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，從而得到鋼纖維再生粗骨料混凝土早期開裂多少的情況。計(jì)算分析了鋼纖維不同體積摻量對(duì)鋼纖維再生混凝土板早期開裂的影響，數(shù)值模擬結(jié)果表明:鋼纖維再生混凝土板的早期開裂基本發(fā)生在裂縫誘導(dǎo)器附近，隨著鋼纖維體積摻量的增加，模型板裂縫的數(shù)量先減少后增加。當(dāng)鋼纖維體積摻量達(dá)到0.8％，有限元模型板的早期開裂最少;當(dāng)鋼纖維的體積摻量為1.2％時(shí)，雖然模型板的裂縫沒有沿裂縫誘導(dǎo)器分布，但是裂縫的數(shù)量最多。
　　本文通過試驗(yàn)研究再生粗骨