再生混凝土结构性能研究最新进展_王长青

第44卷第22期2014年11月下建筑结构Building Structure Vol．44No．22Nov．2014再生混凝土结构性能研究最新进展*王长青（同济大学材料科学与工程博士后流动站，上海200092）［摘要］重点分析和讨论再生混凝土结构性能，对再生混凝土结构性能研究的最新进展进行了综述。

分析了再生混凝土梁的抗弯性能和受剪性能、再生混凝土板的抗弯承载力、再生混凝土柱的承载力、再生混凝土剪力墙和再生混凝土砌块墙体的抗震性能、再生混凝土梁柱节点的基本力学性能和抗震性能；探讨了再生混凝土平面框架在低周反复水平加载下的承载能力、变形能力以及抗震能力；分析讨论了再生混凝土空间框架结构和砌体结构在动力荷载下的动力特性、地震反应、结构延性、地震损伤等。

国内外再生混凝土结构性能的研究表明，合理设计施工的再生混凝土结构（构件）基本上能够达到普通混凝土结构（构件）的性能要求，其应用于土木工程中是可行的，可以在抗震设防地区推广和应用。

［关键词］建筑废弃物；再生骨料；再生混凝土；构件性能；结构性能中图分类号：TU528.79，TU317.1文献标识码：A文章编号：1002-848X （2014）22-0060-07Latest research progress on structural performance of recycled aggregate concreteWang Changqing（Postdoctoral Mobile Ｒesearch Station ，College of Material Science and Engineering ，Tongji University ，Shanghai 200092，China ）Abstract ：The structural performance of recycled aggregate concrete （ＲAC ）was mainly investigated and analyzed ，and the latest research progress on the structural performance of ＲAC was reviewed in detail．The flexural and shear performances of ＲAC beam ，flexural bearing capacity of ＲAC slab ，bearing capacity of ＲAC column ，seismic performances of ＲAC shear wall and ＲAC masonry wall ，basic mechanical property and seismic performance of ＲAC beam-column joint were analyzed．The bearing capacity ，deformability and seismic performance of ＲAC planar frame under the horizontal low cyclic loading were analyzed．Furthermore ，the dynamic properties ，the seismic responses ，the structural ductility and the seismic damage assessment of ＲAC spatial frame and block masonry structures under the dynamic loadings were investigated and discussed．The studies on the structural performance of ＲAC from home and abroad show that ＲAC structure （member ）with proper design and construction can basically meet the structural performance of normal aggregate concrete structure （member ）and be used in civil engineering．It is feasible to apply and popularize ＲAC building in seismic fortification areas．Keywords ：construction and demolition waste ；recycled aggregate ；recycled aggregate concrete ；member performance ；structural performance*中国博士后科学基金资助项目（2014M550247），河南省教育厅科学技术研究重点项目（14B560033）。

作者简介：王长青，博士后，Email ：changqingwang@tongji．edu．cn 。

近些年来，再生混凝土技术的研究和开发已得到很大的发展。

国内外学者关于再生骨料的基本性能［1，2］、再生混凝土材料的静态力学性能［3，4］、再生混凝土在静态荷载作用下的本构关系［5］开展了系统的试验研究和理论分析。

大量研究表明，再生骨料的性能因废混凝土来源不同而具有较大的随机性和变异性，这也导致了再生混凝土和普通混凝土材料性能上的差异性，进而使得再生混凝土和普通混凝土结构性能方面存在一定的差异。

为了推广再生混凝土结构在实际工程中的应用，在已有的再生混凝土材料试验和理论研究基础上，对再生混凝土结构性能开展系统的研究。

1再生混凝土构件性能1．1再生混凝土梁1.1.1抗弯性能杨桂新等［6］对27根再生混凝土梁和3根普通混凝土梁进行正截面弯曲性能试验。

试验结果表明，相同条件下再生混凝土梁跨中挠度比普通混凝土梁跨中挠度大11%左右。

周静海等［7］对12根再生混凝土简支梁和3根普通混凝土简支梁进行静力加载试验，研究再生混凝土梁正截面受力变形性能和破坏特征与普通混凝土梁的差别。

研究结果表明，再生混凝土梁在受力过程中经过了明显的弹性、开裂、屈服、极限4个阶段，再生混凝土梁的极限弯矩小于普通混凝土梁；再生粗骨料取代率分别为50%，60%，70%和80%的梁，相应的最大承载力比普通混凝土梁的分别小11%，12%，15%和16%。

Fathifazl G 等［8］对再生混凝土梁抗弯性能的研究结果表明，再生混凝土梁在正常使用极限状态和承载第44卷第22期王长青．再生混凝土结构性能研究最新进展图1再生混凝土梁的荷载-跨中挠度曲线［11］图2试验梁荷载-跨中挠度曲线［11］图3再生混凝土板承载力-再生粗骨料取代率关系曲线［15］能力极限状态下的抗弯性能和普通混凝土梁的基本相同，但再生混凝土梁与普通混凝土梁的受弯机理基本相同，按照普通混凝土梁的受弯分析理论对再生混凝土梁进行受弯分析是可行的，《混凝土结构设计规范》（GB50010—2010）［9］中普通混凝土梁抗弯承载力的计算公式同样适用于再生混凝土梁。

SatoＲ等［10］的试验结果表明，再生混凝土梁在钢筋受拉屈服后就发生受弯破坏或弯剪破坏，所以再生粗骨料对梁极限弯矩退化以及梁延性的影响很难观测到，因此可以采用传统的计算方法来求得再生混凝土梁的极限弯矩。

肖建庄［11］在总结国内外已有研究成果基础上，完成了再生混凝土梁抗弯性能的验证性试验，试验共制作3根梁，再生粗骨料取代率（再生粗骨料占全部粗骨料的百分数）分别为0，50%和100%，相应编号分别为BF0，BF50和BF100。

与普通混凝土梁相同，再生混凝土梁在受力过程中，也具有明显的弹性阶段、带裂缝工作阶段和破坏阶段。

再生混凝土梁的荷载-跨中挠度曲线见图1。

由图1可以看出，在弹性阶段，再生混凝土梁的荷载-跨中挠度成直线关系；开裂后至纵向钢筋屈服前，再生混凝土梁的荷载-跨中挠度成非线性关系；纵向钢筋屈服后，再生混凝土梁的荷载-跨中挠度呈水平直线；与普通混凝土梁相比，再生混凝土梁的延性稍高。

1.1.2受剪性能Fathifazl G等［12］采用等效砂浆体积（EMV）配合比设计方法，完成了10根再生混凝土梁的受剪性能试验。

通过试验发现，再生混凝土梁表现出很好的受剪性能，其受剪性能和普通混凝土梁基本相同。

Belen G等［13］完成了16根再生混凝土梁受剪性能试验，考虑了混凝土的类型（未添加硅粉的再生混凝土、添加硅粉的再生混凝土、未添加硅粉的普通混凝土和添加硅粉的普通混凝土）。

研究表明，4种类型混凝土制作的梁的受剪性能都很接近，极限受剪承载力也很接近。

Masaru S等［14］完成了20根再生混凝土梁受剪性能试验，考虑了粗骨料类型（粗骨料全部为天然粗骨料、粗骨料全部为再生粗骨料、包括细骨料在内的骨料全部为再生骨料）、水灰比（0.30，0.45，0.60）和配箍筋情况（有箍筋和无箍筋）的影响。

试验结果表明，再生混凝土梁具有与普通混凝土梁一样的开裂特征及破坏模式；与无箍筋普通混凝土梁相比，粗骨料全部为再生粗骨料的无箍筋再生混凝土梁的受剪承载力降低了10% 20%，包括细骨料在内的骨料全部为再生骨料的无箍筋再生混凝土梁的受剪承载力降低了10% 30%；水灰比由0.6降低至0.45时，无箍筋再生混凝土梁的受剪承载力增加10%，由0.6降低至0.3时，无箍筋再生混凝土梁的受剪承载力增加25%；使用膨胀剂后无箍筋再生混凝土梁的受剪承载力提高10%；配有箍筋的再生混凝土梁的受剪承载力几乎与普通混凝土梁的相等。

肖建庄［11］完成了3根再生混凝土梁受剪性能的验证性试验，其中一根为天然粗骨料对比梁，编号为BS0；另外两根梁再生粗骨料的取代率分别为50%和100%，编号分别为BS50和BS100。

从文献［11］的试验梁荷载-跨中挠度曲线（图2）可以看出，3根试验梁均经历了弹性阶段和非弹性阶段，且在非弹性阶段，随着荷载的增加，荷载-跨中挠度曲线有上升的趋势。

试验梁未开裂前，BS100抗弯刚度最低，BS50的次之，BS0的最高。

试验梁开裂后，随着荷载的增加，3根试验梁的跨中挠度也增大，但BS100的跨中挠度增长速度较慢，逐渐与BS0的跨中挠度增长速度接近。

1．2再生混凝土板周静海等［15］完成了4组截面尺寸及配筋率相同、再生粗骨料取代率分别为0，5%，10%，15%的混凝土板的抗弯承载力试验，再生混凝土板的抗弯承载力-再生粗骨料取代率关系曲线见图3。

试验结果表明，随着再生粗骨料取代率的增大，混凝土板16图4再生混凝土柱的承载力-再生粗骨料取代率关系曲线［18］图5再生混凝土墙体承载力-再生粗骨料取代率关系曲线［22］图6再生混凝土小型空心砌块墙体试件的最终破坏形态［24］的开裂荷载、极限荷载降低，且极限荷载降低幅度大于开裂荷载。