钢纤维再生混凝土力学性能及声发射特征试验研究

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随着我国城镇化步伐的加快和建筑业的高速发展,对混凝土的使用需求量日益增长,与此同时,砂、石等天然建筑材料被大量的消耗而导致原生资源日益匮乏,并且不可避免的产生了大量的建筑废弃物,对自然环境和人们的生活产生了严重的不利影响。为了解决建筑材料短缺和大量建筑废弃物产出的突出矛盾,响应我国资源高效循环利用和绿色可持续发展战略目标,本文通过由废弃混凝土梁得到的再生粗骨料,按设计的比例取代破碎卵石粗骨料拌制成再生混凝土,以实现对废弃混凝土的回收和利用,减少建筑垃圾的废弃和天然粗骨料的使用,符合国家推崇和实行的经济、环境和社会效应相统一的规划目标。由于再生混凝土存在脆性大和韧性差等缺陷,使其应用领域受到较大的限制,为了解决这些问题,本文将适量的钢纤维加入到再生混凝土中,以钢纤维体积率、再生粗骨料取代率和破碎卵石混凝土基体强度作为参量,主要研究钢纤维再生混凝土的基本力学性能、抗弯和抗剪性能及声发射特性,为钢纤维再生混凝土在土木工程领域的应用和研究提供一定参考。主要研究内容和研究成果如下:(1)介绍了再生混凝土、钢纤维混凝土和声发射检测技术的发展和研究现状,对制备钢纤维再生混凝土所需原材料的物理性能指标进行了试验测定。(2)通过钢纤维再生混凝土力学性能试验,研究了不同参量对其立方体抗压强度、劈拉强度和轴心抗压强度的影响,分别建立了其考虑钢纤维体积率和再生粗骨料取代率的立方体抗压强度、立方体劈拉强度和轴心抗压强度的计算模型,并分别提出了其立方体抗压强度与立方体劈拉强度、轴心抗压强度的数学关系式。(3)通过钢纤维再生混凝土弯曲试验,研究了不同参量对其弯曲强度、荷载-挠度曲线和弯曲韧性的影响。(4)通过钢纤维再生混凝土剪切试验,研究了不同参量对其剪切强度、荷载-变形曲线和剪切韧性的影响。(5)基于抗弯和抗剪试验过程采集的声发射信号和波形,分别通过声发射振铃计数、能量和AF-RA参数分析以及声发射损伤定位图,对不同参量的小梁试件抗弯和棱柱体试件抗剪损伤演化过程和断裂模式声发射特性进行了分析研究。
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