潘麗云，李廣欣，趙順波

(華北水利水電大學(xué) 土木與交通學(xué)院，河南 鄭州 450045)

國(guó)內(nèi)外關(guān)于再生粗骨料混凝土的研究偏重于再生粗骨料取代率對(duì)混凝土性能的影響，并通過(guò)再生粗骨料混凝土梁和普通混凝土梁(細(xì)骨料均為天然砂)的對(duì)比試驗(yàn)，認(rèn)為再生混凝土梁的受剪承載力隨再生粗骨料取代率的增加而減?。?－4］.

筆者從綜合利用再生粗骨料和機(jī)制砂、充分展現(xiàn)生態(tài)混凝土性能的角度出發(fā)，開(kāi)展了機(jī)制砂再生粗骨料混凝土的研究［5－7］.得出了采用100%再生粗骨料和機(jī)制砂配制的混凝土配筋梁的受剪承載力試驗(yàn)結(jié)果.

1 試件概況

1.1 原材料

試驗(yàn)采用的再生粗骨料來(lái)自土木與交通科學(xué)研究中心的廢棄混凝土構(gòu)件(強(qiáng)度約為40 MPa)，經(jīng)人工與顎式破碎機(jī)破碎后，篩分成粒徑5～10 mm，10～20 mm，20～26.5 mm 單粒級(jí)，再按4∶3∶3 混合成連續(xù)級(jí)配粗骨料，基本性能見(jiàn)表1.

表1 再生骨料的基本性能

細(xì)骨料為碎石破碎原狀機(jī)制砂，表觀密度為2.697 kg/m3、細(xì)度模數(shù)為3.27.水泥采用焦作“堅(jiān)固”牌P·O 42.5 普通硅酸鹽水泥，試驗(yàn)用水為自來(lái)水.混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C40，配合比設(shè)計(jì)考慮了再生粗骨料的吸水率，1 m3混凝土各材料用量水∶水泥∶機(jī)制砂∶再生粗骨料=165∶366.7∶800.5∶1 086.2(kg).

縱向受拉鋼筋采用HRB335 級(jí)熱軋鋼筋，縱向架立鋼筋和箍筋均采用HPB235 級(jí)熱軋鋼筋，鋼筋的實(shí)測(cè)強(qiáng)度見(jiàn)表2.

表2 鋼筋的性能指標(biāo)

1.2 試驗(yàn)梁制作

制作了10 根機(jī)制砂再生粗骨料混凝土梁，設(shè)計(jì)截面尺寸為150 mm×400 mm，梁長(zhǎng)3 200 mm.為了保證梁在試驗(yàn)中發(fā)生受剪破壞而配置了足夠的縱筋，縱筋配筋率為1.8%.梁的配筋如圖1 所示.每批澆筑6 個(gè)邊長(zhǎng)150 mm 的立方體試塊和6 個(gè)150 mm×150 mm×300 mm 的棱柱體試塊，用于測(cè)定立方體的抗壓強(qiáng)度、劈裂抗拉強(qiáng)度、軸心抗壓強(qiáng)度和彈性模量.實(shí)測(cè)梁的截面尺寸和混凝土強(qiáng)度見(jiàn)表3.

圖1 構(gòu)件配筋圖

表3 試驗(yàn)梁截面尺寸、配筋和材料性能試驗(yàn)值

1.3 試驗(yàn)方法

由兩個(gè)串聯(lián)的千斤頂對(duì)稱施加荷載，用荷載傳感器監(jiān)控.荷載控制特征值為斜截面開(kāi)裂荷載、正常使用裂縫開(kāi)展階段荷載和極限荷載.觀測(cè)內(nèi)容:斜截面及裂縫發(fā)展形態(tài)、主要裂縫的寬度、梁的撓度等.

2 受剪承載力分析與計(jì)算

2.1 剪跨比和配箍率對(duì)梁受剪承載力的影響

圖2 繪出了機(jī)制砂再生粗骨料混凝土梁受剪承載力與剪跨比的關(guān)系.可以看出，剪跨比是影響機(jī)制砂再生粗骨料混凝土梁受剪承載力的重要因素，梁的受剪承載力隨著剪跨比的增大而降低.

圖2 試驗(yàn)梁受剪承載力隨剪跨比的變化

圖3 為剪跨比1.5 時(shí)，機(jī)制砂再生粗骨料混凝土梁受剪承載力隨配箍率的變化情況.可以看出，機(jī)制砂再生粗骨料混凝土梁的受剪承載力隨著配箍率的增大而提高.

圖3 試驗(yàn)梁受剪承載力隨配箍率的變化

2.2 梁受剪承載力的計(jì)算

現(xiàn)行混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中普通混凝土梁受剪承載力計(jì)算公式［7］為

普通混凝土梁的受剪承載力統(tǒng)計(jì)公式［8］為

式中:Vu為梁的受剪承載力;λ 為剪跨比;Asv為同一斜截面上箍筋的截面面積;fyv為箍筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值(這里對(duì)應(yīng)箍筋的屈服強(qiáng)度);ft為混凝土的抗拉強(qiáng)度;ρ 為縱向受拉鋼筋的配筋率;b 和h0分別為梁的截面寬度和有效高度.

表4 為該試驗(yàn)的機(jī)制砂再生粗骨料混凝土梁受剪承載力實(shí)測(cè)值與上述公式計(jì)算值的比較.按式(1)計(jì)算時(shí)，實(shí)測(cè)值與計(jì)算值之比的平均值為1.198，變異系數(shù)0.201.按式(2)計(jì)算時(shí)，實(shí)測(cè)值與計(jì)算值之比的平均值為0.995，變異系數(shù)0.154.該結(jié)果與普通混凝土梁受剪承載力的統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果是一致的，由于式(2)為梁受剪承載力平均值的統(tǒng)計(jì)計(jì)算公式，實(shí)測(cè)值與計(jì)算值之比的平均值接近1.0，即表明兩者符合性良好.式(1)是考慮了受剪承載力可靠度以后，按統(tǒng)計(jì)結(jié)果選取的偏下限計(jì)算公式，實(shí)測(cè)值與計(jì)算值之比的平均值大于1.0，表明計(jì)算結(jié)果具有一定的安全儲(chǔ)備.因此，式(1)可用于機(jī)制砂再生粗骨料混凝土梁的受剪承載力設(shè)計(jì)，式(2)可用于預(yù)測(cè)機(jī)制砂再生粗骨料混凝土梁的實(shí)際受剪承載力.

表4 試驗(yàn)梁受剪承載力試驗(yàn)與計(jì)算結(jié)果比較

3 結(jié)語(yǔ)

可采用現(xiàn)行混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中普通鋼筋混凝土梁受剪承載力計(jì)算公式，進(jìn)行機(jī)制砂再生粗骨料混凝土梁的受剪承載力設(shè)計(jì).可采用普通鋼筋混凝土梁受剪承載力統(tǒng)計(jì)計(jì)算公式，預(yù)測(cè)機(jī)制砂再生粗骨料混凝土梁的實(shí)際受剪承載力.

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