再生骨料双筋混凝土梁受弯试验与承载力计算研究

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摘要：在静力荷载条件下，本文采用8根不同再生骨料替代率，且配置为HRB335和HPB300钢筋的梁，进行受弯性能试验研究，总结出再生骨料混凝土简支梁和普通混凝土梁裂缝的产生、发展、应变以及挠度等变化情况，证实《混凝土结构设计规范》在再生混凝土正截面受弯承载力计算中的实用性。重点分析了不同再生骨料替代率对再生混凝土梁平截面假定的适用性、承载力等影响因素，结果表明：平截面假定理论实用于部分再生骨料的混凝土结构；部分再生骨料混凝土受弯构件的正截面承载力与普通混凝土受弯构件相比并没有降低。

关键词：替代率 再生骨料混凝土 再生骨料

1.引言

再生混凝土梁是将废弃混凝土经破碎、清理、筛分后制成混凝土骨料（再生骨料），全部或部分代替天然骨料配制而成的新混凝土梁。天然骨料作为混凝土的最大组成部分，其消耗在日益增加，必会造成天然骨料资源短缺的现象。随着我国城市化进程加快，大量旧建筑被拆除，必然产生大量建筑垃圾，从而造成环境污染和资源浪费。因而，对废弃混凝土再加工，将其再生利用，是实现建筑环境可持续发展的主要措施之一，是环境保护和可持续发展战略的迫切需要。我国在再生混凝土方面研究起步较晚，缺乏完整的理论分析和技术指标参数，而针对再生混凝土构件及结构性能方面的研究甚少，再加上混凝土自身的离散性及旧混凝土来源的多样性，导致再生混凝土在建筑建造方面尚未得到有效的推广和应用。本文在参考国内外相关试验数据的基础上，对再生混凝土梁和普通混凝土梁在相同试验条件下的裂缝、应变和挠度等变化特征进行对比分析，从再生混凝土应力-应变关系入手，研究再生混凝土梁在静力荷载作用下的抗弯承载力。通过试验结果找出再生混凝土梁与普通混凝土梁受弯时的性能关系，为再生混凝土梁构件研究及工程应用提供一定的依据。

2. 试验概况

2.1 原材料

水泥：32.5级普通硅酸盐水泥；细骨料：天然中砂的表观密度为2640kg/m3，细度模数为2.87，堆积密度为1570kg/m3；粗骨料：采用碎石和再生骨料，再生骨料为混凝土梁，并经破碎、洗净、筛分和除渣后所得，参数见图1。

2.2 试验方案

2.2.1试件设计

试验共分为4组，编号为NC的混凝土强度，强度等级为C20，编号RC00、RC25、RC50、RC100分别代表骨料替代率为0%、25%、50%、100%的再生混凝土试件。通过C20混凝土配合比设计，各组混凝土的水灰比完全相同，具体配合比见表1。

2.3.3 荷载-挠度曲线

各梁的荷载-挠度曲线（P-f曲线），如图6所示。从图中可以看出，在同等级荷载加载下，再生混凝土梁的挠度比普通混凝土梁的挠度大，且随着再生骨料取代率的增加，挠度也越大。这是由于再生骨料混凝土的弹性模量低于普通混凝土，而弹性模量影响受弯构件的短期刚度，导致再生骨料混凝土的短期刚度低于普通混凝土，且随着取代率增加降低越多。

由表3可知，挠度的计算平均值均小于试验平均值，这是因为规范公式是基于普通天然骨料混凝土，根据前面的试验结果，再生混凝土梁的刚度要比对应的普通混凝土梁刚度要小，因此规范公式对再生骨料混凝土挠度计算偏于保守。应对计算公式进行修正，但由于此项工作需要大量的试验数据综合计算分析，需要进行后期的试验研究。由文献[4]，为了从简计算，可将挠度计算值乘以一个扩大系数，根据本次实验结果可乘以1.35，，调整后的计算值与实验值较符合较好。

3 . 结论

综上所述，我们可以得出以下结论：

（1）再生骨料混凝土梁在静力荷载下受弯时，与普通混凝土受弯现象基本相同，在荷载作用下，都经过弹性，带裂缝，以及屈服三个工作阶段。

（2）配合比和配筋率相同的情况下，再生骨料混凝土梁受弯过程中，正截面上各点混凝土平均应变符合平截面假定。

（3）再生骨料混凝土梁开裂荷载小于普通混凝土梁，且在加载同一荷载等级下，挠度相对较大，且随着再生骨料取代率增大而增大；再生骨料混凝土梁受弯正截面承载力可采用普通混凝土的计算公式；由于再生骨料弹性模量略低，导致其短期刚度比普通混凝土小，在正常使用极限状态下，需要对再生骨料混凝土进行改进。

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