高温后再生混凝土力学性能试验研究

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广西大学学位论文原创性和使用授权声明本人声明所呈交的论文,是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研巧成果。除已特别加标注和致谢的地方外,论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写的研究成果,也不包含本人或他人为获得广西大学或其它单位的学位而使用过的材料一。与我同工作的同事对本论文的研究工作所做的贡献均已在论文中作了明确说明。本人在导师指导下所完成的学位论文及相关的职务作品,知识产权归属广西大学3。本人授权广西大学拥有学位论文的部分使用权,目:学校有1权保存并向国家有关部口或机构送交学位论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅,可{^将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播,可W采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。本学位论文属于;□保密,在年解密后适用授权。材^保密。""请在上相应方框内打V()论文作者签名:杳伊日期指导教师签名.:日期么9瓜'7';电子邮箱作者联系电话: 高温后再生混凝±力学性能试验研究摘要一种绿色环保的建筑材料再生混凝主(简称RAC)是,可W有效回收利用建筑垃圾,又能解决自然资源紧缺问题,应用前景广阔。目前学者对再生混凝止力学性能的研究大多数局限于常温状态,而对高温后再生混凝止为学性能的研究较少。鉴于,目前的研巧现状,本文运用试验研究的手段对再生漏凝止高温后为学性能进行深入的研究:首先,通过再生粗骨料取代率0%,30%,50%,70%,100%)、强(度等级(C30、C50)、粗骨料类型(碎石、卵石)等为变化因素,设计了168个’?800C再生混凝±的标准棱柱体,对试件进行高温试验,高温湿度为2CTC,观察试件颜色改变和裂缝出现等表观现象,得到漏凝±质量损失随温度的变化规律,并提出了再生混凝王髙温质量损失的计算公式。其次-,通过对静置至室温的再生漏凝王试件进行高媪后单轴受压应力-应变曲线试验,观察了试件的破坏过程与形态,获取其髙温后应力应变全曲线,基于各实测的试验数据,分析了再生混凝止高温后抗压强度、峰值应变、弹性模量、损伤、延性和耗能等随温度的变化关系,并提出了相对应的拟合公式。研究结果表明;高温后,再生混凝±的烧失量随温度的升高而增加,-取代率越大,试件烧失量也增大;应力应变曲线由陡峭逐渐变平缓,所有持征点都向右下方移动;混凝±强度和弹性模量大幅度降低,峰值应变逐I 渐增大,;混凝止初始损伤增大损伤发展过程中平台期增长,主要破坏区间不断延长,试件破坏时的应变也逐渐增大;温度的升高并不都是削弱的海凝止的延性,该可能是由于作用温度升高,纔凝王应力降低的同时伴随着应变增大,这是二者协调平衡的结果;再生混凝王破坏时耗能有所降低。最后,在试验的基础上,对火灾后再生混凝主的评估鉴定方法提出了巧步探讨。关键词:高温再生混凝主强度衰减弹性模量损伤延性耗能II ExperimentResearchonMechanicalProertiesofReccledpyAreateConcreteafterHihTemeratureggggpABSTRACTAsakindofreenbuildinmaterials,reccledareateconcreteRACggyggg()hasbeenrovedtoeffectivelreccleconstructionwasteandsolvetheroblempyypofshortaeofturalresourceswhichisintttilliti.henareaoenaacaonFortg,gpppresearchofRACmostscholarsustfocusonthemechanicalroertiesof,jppnormalstatelessconcerninwithmechanicalroertiesafterfiredamae.In,gppglihtofcurrentresearchsituationtheexerimentationhasbeenusedtomakeang,pintensivestudofmechanicalroertiesoffd.RACafterireamaeyppgFirstlconsiderinrelacementratioofreccledcoarseareatey,gpyggg,strenthradecoarseareateteasvariablearameter168standardrismgg,gggypp,pspecimenswasdesignedtoperforminhightemperaturetestunderthe°?temeraturesof20800C.Theaarenthenomenonsuchassurfacecolorpppp,chane,cracksaearinandextendinwereobservedandtheinitionlossgppgg,,gvariationlawoftemperatureweretoexamine.Furthermore,ignitionlossformulaofRACafterhightiemperatureisiven.gSecondltherismsecimenswhichwerelaced化roomtemeraturey,ppppwereerformed-inuniaxialcomressivestressandstressstrain化巧化observeppsecimensfa-pilurerocessandforms,andtoacquirestressstraincurvesofRACpafterhihtemerature.Onthebasisofdatafromexerimentthechanegpp,gIII relations邮sofstressstrenth,eaks仕ainelasticmodulusdamae,ductilitgp,,gyandpower出ss*ationwi化temperaturevaryingwereanalyzed,andcorrespondingfittinformulaswereroosed.gppTheexperimentalresultsshowed化at,as化etemperaturecontinued化increaseinitionlossofRACrowsandthehiherrelacementratioof,gg,gp-reccledcoarseareatethereaterignitionlossis.Stressstraincurvesyggg,gbecomegentlegraduallyallfeatureointsaremovedtotherit.The,andpgh""strengthandelasticmodulusofCO打Cretereatlieducedandeakstrainismoiegy>pradualincreases.ConcreteInitialdamaeandthelatformofdamaeinggpgdevelopmentprocessincrease,themaindamagezoneextendedcontinuouslywithfailurestrainincreasinraduall.Thetemeraturerisearenotweakentheggypductilitofconcretewhichmabedue化theefectofconcretestre巧decre红化y,yandstrainincreaseappearingatthesametimewhentemperatureisrising,and化isis化e化suitofcoordinationandbalancebetween化em.WhenRACfailureoccurs,owerdissiationdecreases.ppFinally,basedontheresultsofexperimentalstudy,theevaluationmethodofRACstructureafterfirewasdiscus化d.KEYWORDS:HihTemeratureReccledAreateConcreteStrenthgp;yggg;gAttenuation;ElasticModulus;Damage;Ductility;PowerDissipationIV 目录摘要IABSTRACT虹一1第章绪论1.1研究背景11丄1再生混凝止21丄2火灾的危害21丄3建筑火灾的严重性和对策21.2国内外研究现状31.2.1常温下再生混凝±的力学性能31.2.2富温后普通混凝王的为学性能41.235.商温后再生混凝止的力学性能1.2.4火灾后结构评估方法61.3研究目的与主要内容汝....6第二章再生混凝±高猫试验研究82.1试验设计82丄1试验材料82丄2配合比设计9*2丄3试件设计及制作.......92.2高湿试验巧"102.2温试验装置10.1升2.2.2试验过程10211.3高温试验2.3.1试件表面持征变化112.32质12.量损失2.4本章小结16第H章再生混凝主高温后受压力学性能17317.1试验装置及方法3.2试验破坏过程及形态173.3试验结果193.3.1应力应变曲线193.3.2峰值应力和峰值应变213.4高温后再生混凝±受压强度223.4.1受压强度衰减规律223424..2受压强度衰减公式拟合V 3.4.3受压强度衰减与饶失量变化规律263.5本章小结27第四章再生混凝±高温后受压变形性能294.1弹性模量退化294.2峰值应变变化324-.3应应变曲线力3433..1本构曲线对比34-3.3.2应力应变曲线公式捣合%4.1损伤演变分析40.2延性分析4424.3耗能分析44第五章火灾后再生混凝±结构评定初探485.1评定工作程序485.2判断火灾作用温度495.3构件的检测及损伤分析505.4本章小结51第六章结论和展望525.1主要结论525.2展望53参考献55致谢58攻读学位期间论文发表情况、获奖情况及参与的科研项目巧VI 广巧大単工程硕古単化论文商温后巧生银礙王力學化化试验巧突第一章绪论1.1研究背景1丄1再生混凝±一虽然硕体结构和木结构在实际工程中的实际应用中仍占有席么地,钢结构的应用比例又不断增大,但现如今世界上绝大部分的建筑结构仍主要广泛采用混凝±结构。随着城市化发展进程的不断加快,人们加速兴建各种高层和超高层建筑,市场对混凝±的需求量与日俱增。混凝±的主要原材料为粘±、砂、石和水等自然资源,人类社会历经几千年的发展,在对自然资源的利用存在着过度消耗问题,同时±地资源短缺问题尤为突出,,。城市的发展规划需要对旧城区进行改造拆除旧建筑产生的建筑垃圾处理起来极其困难,只能采用露天堆置或者填埋的传统方法处理,占用了大量的王地,造成了严重的环境污染,。废弃混凝止是建筑垃圾的最主要组成部分每年需要清理的废弃混凝止W高达10亿吨W上。于是,是否可1^把建筑垃圾变废为宝,即重新回收利用起来便成为了一项迫切需要解决的课题。■yIIH-1-1图城市的高层建筑群图12房屋折迁的建筑拉圾--Fi11The1IiniF.liiowaseofouseulledowng.化1b山dgsC山sterofctyig12Demotnthpd""将废弃混凝王块经破碎一再生骨料并用、清洗、分级和按定比例配合后得到的,其部分或全部骨料代替天然骨料配置所得的源凝止即被称为再生混凝止(RecycledP1一AggregateConcrete,简称RAC。再生混凝±是种新型的节约型建筑材料,它能很)好的解决废弃混凝止的回收再利用问题,避免了±地的,节省了废旧混凝±的处理费用占用,,,很好的保存了天然资源既保护环境又很好地解决了市场上对混凝王不断增加的需求量,促进建筑业的可持续发展。第二次世界大战之后,欧美和日本等发达国家率先对废弃混凝±的循环再利用进行了研巧,在取得重大的相关研究结果和工程实践的基础上一,积极制定系列相关的国家法律和国家标准为再生混凝±的研究和应用发展提供保障。20世纪90年代起,我国也逐步加入到了再生混凝±的研究行列中来并取得了可观的研究成果,,同时把再生混凝止技术应用到了建设工程和交通行业中为了推P-W进再生混凝上技术的发展我国也制定了有关的国家和行业标准。目前,再生混凝±的利用问题己成为许多国家共同研究的热点课题之一合理将再生混凝±替代天然骨料,1 广西大単工程硕古単位论文商盘后巧生礙额上力聲性能试驗巧兜运用到实际工程中己经成为各国资源合理利用开发和可持续发展的必由之路。112火..巧的危害一火通常被看作是溫暖和希望的象征,促进,是人类赖W生存的种自然力量了人类一,,,造福了人类社会人类最初对文明的进步推动了历史进程的发展。与其它动物样火充满了恐惧和害怕,,认为它难W靠近来人类逐渐发现了火的好处便主动地利用,后火。从学会运用自然火来加热食物、驱寒和抵御野兽的袭击开始,人类揭开了认识自然和改造自然的新篇章。一但作为种自然力量,火具有双面性,可W给我们带来光明,失去控制的火也会带来巨大灾难。火灾具有随机性和复杂性,时,火并且在近年来呈现多发的上升庭势;同灾还与人类的活动和社会环境密切相关,近些年来世界各国都进入快速发展期,人口进一。步加密,,财富不断累积引起火灾的因素的各种自然和人为因素也随么増长即便我们取了相关的防灾措施也无规避火灾的发生,伤亡人数与财产损失数也呈几何增长。如轰动世界的1871年美国芝加哥大火,市区8平方千米的地区统统被烧毁,造成至少250人丧生,10刀人无家可归,1.7万多间房屋被毁,无情的大火在30个小时内把这个世界重要的工业城市几乎夷为平地,经济损失无法估量。而我国2000年洛阳东都商厦一27的场突发大火,造成了309丧命,7人受伤,直接经济损失5刀元。2014年台湾高一雄盛夏深夜发生一起燃气连环爆炸事件,致使整个街道及周边建筑瞬间变成片火海,死伤人数合计292人,爆炸造成路面塌陷3米多深,部分车辆被轰至三层楼高。li絶若-HU.;一-国1-3芝加哥大火图14高雄连环爆炸""--F.13ThCF.1inexliigehicagoiieFig4ThechaposonofGaoxiong113..建筑火灾的严重性和对策火灾的本质是可燃物经过触发点燃后逐渐发展而成的一种失去控制的蔓延燃烧的灾害现象。世界各国每年大量的建筑物遭受火灾,与其他类型的火灾相比,建筑火灾的tW火势蔓延速度快、扑救难度大、造成大量人员伤亡和严重的经济损失。如今人们在对建筑需要有安全性和舒适度的要求外,对建筑美观的要求也越来越离,大量新型建筑材料和装饰材料被广泛应用,而这些大部分都是易燃材料。同时现如今人们的生活中离不一。开火和电,这些都埋下了火灾隐患的种子,旦不注意用火用电就极易发生安全问题一般情况下,大多数混凝±结构在其施工过程和长期服役过程中的外部环境温度绝2 广苗大舉王程硕古學位论文京堀后巧生艰凝上力舉I出化试验研究对值不高且波动幅度较小,目前的混凝±规范为依据来进行设计是能够满足建筑物在设计年限内具有足够的安全性,、适用性和耐久性的要求。但是结构在长期的服役一期间发生火灾概率不小,岛发生火灾,就极可能引起结构的材料性能劣化或承载力有所下降,严重的可导致构件局部破坏,危及结构安全性,甚至致使整体倒塌造成重大X程事故。众多惨烈的火灾事故教训深刻,,、引人深思对待火灾我们应该采取何种措施?为""一些火灾的应对政策此,国家提出了,主旨为预防为主、立足于抗,其中比较奏效[W的有:0)火灾源头防止和火势蔓延控制。可采取措施有:于建筑物间设置合理宽度的消防安全通道和防火间距,同时设置多道抗火防御区和防火墙;配置自动报警器、灭火器材一旦发生火灾和消防喷淋系统等消防灭火装置,即立刻根据所在地的火场燃烧特点来;对火势进行有效控制;2,。、对结构抗火问题给予充分的重视并开展积极的科学研巧如:对建筑材料构()件或结构的高温前后力学性能进行理论分析和试验研究,并基于此,寻求提高结构抗火能力的有效方法,便未来制定实用的结构抗火设计规程;..,3拟定实用的建筑物火灾损伤情况检测和评估系统,提供成熟、有效的结构修复和()加固措施。对己经遭受火灾的建筑物,需要我们正确和科学地判断该建筑的受损程度,评估其是否仍具有足够的安全性和可靠度,从而可合理的制定加固修复对策,减少灾害带来的经济损失。#1.2国内外研究现状19世纪末,美国等西方发达国家就率先投身到高温问题的研究中来,直至20世纪is6ti±0年代,中国学者才加入到结构抗火和材料高温性能研究的行列中来。然而混凝材料的高温为学性能研究分别有基于高温作用下的受力状态和高温作用后受力状态这两种情况,各自分属于两个不同的课题范畴,根据本课题的研充内容与方向,本部分侧重对高温后混凝±受力状态变化的研究现状进行分析。12.1.常温下再生混凝±的力学性能抗压强度是再生混凝止力学性能的一个基本指标,它与原始混凝±的强度、再生骨料取代率,、配合比和破碎方式等因素有关各国学者相关于再生混凝±力学性能的研究i7一t3试验所得强度规律比较离散,不同研究者的结论也不致,A.K.Padmini。其中认为原有混凝±的强度对所形成的再生源凝±强度存在较大程度的影响,指出原有混凝王强W度等级的提高将引起再生混凝±强度的增大,但变化关系并非线性相关;NixcW通过14 ̄20%相关试验,证明同天然混凝±相比,再生混凝±的抗压强度较低,约降低%;i9t3Wes油e分析己有的试验结果,提出再生混凝±的抗压强度较普通混凝±降低10%的3 广西大學工程硕古學位论文商混后巧生巧游上力學愧能试验巧究日本的BW.C.护的研究发现了再生混凝主的抗压强度不仅比普逼混凝王低观点.S,且;PU提高再生粗骨料的取代率,再生混凝±的强度也随之不断降低。巧此相反,Yoda、Ridzuan、Salem、Hansen认为再生混凝±的受压强度高于同水灰比下所配置的天然混凝±的强度一,方面是因为再生粗骨料外观的棱角更加分明,有利于增加粗骨料与水泥胶体在界面处的黏结力一,;另方面是认为再生骨料与水泥胶体存在着物理化学反应最终Ps导致两者之间相容性的提高i。RattaponSomma在开展的研巧发现水灰比对再生混凝王强度的影响程度基本与普通混凝王的一致。1.2.2高温后普通混凝±的力学性能关于高温后普通混凝±的力学性能,国内外学者己进行了较多研究,试验结果表明:普通混凝±高温后的抗圧强度、抗拉强度和弹性模量等都有不同程度的劣化。Abrams(1971严歧变了骨料类型及加载程序,研巧混凝±抗压强度的变化,试验发现:相同温度作用下,桂质骨料混凝±强度减小速率高于巧质和轻质骨料混凝±。PW西南交通大学的李固华等于1991年レ义混凝±含水率、试件尺寸、热处理制度、冷却静置时间为变化参数,进行了强度试验。结果表明:含水率、热处理制度和冷却静止时间都对混凝+高温后强度有所影响。大连理工大学的胡倍雷等于1994年对普通混凝±高温后的双向荷载作用下的强,试验指出了主应力比值不变时度和变形特性做了研巧,混凝±的双向轴压强度随温度而降低,但是朝性却呈现相反的趋势,同时高温后试件在双向轴压加载时破坏形态与单向加载的试件破坏形态有较大差异。哈尔滨建筑大学的吴波等于1999年对44个C40和C60两种等级的棱柱体试件进行受压试验,分析所实测的高温后混凝王的应力应变全过程曲线的变形特征,通过比例极限点、临界点、峰值点、反弯点和收敛点这5个特征点来详细混凝止应力应变曲线的全过程变形特性。°°°东南大学李敏等于2002年对经历了200C、400C、600C和lOOOr温度作用后的C40、C60和C70的立方体试件进行受压试验,对受火温度、试件尺寸和强度等级与混凝王力学性能的变化规律进行了分析。试验结果表明:高强混凝王强度与普通混凝±一样皆随温度的升高而降低,但高强混凝±的强度降低幅度更大,同时混凝±试件小截面的强度损失较大截面混凝±的大。’°四川大学的间慧群等于2004年对经历O?700lOCC高温后普通混凝±立方体试件进行了抗压试验研究,讨论了受火温度、冷却形式及静置时间是否影响高温后抗压强度。研究结果发现:温度升高,混凝王抗压强度减小;采用焼水冷却方式时,混凝王强度低于自然冷却方式的混凝止残余强度;而随着静置时间的增长,絕凝止抗压强度先持续降低后有所恢复。PSl中南大学的余志武等于2005年研究了高温后C40和C50及C80高强混凝王,基于试验数据,拟合了各类型混凝±的高温后峰值应力、峰值应变、弹性模量等估算4 广西大學工程项女學位论文高强息巧生银凝止方學性能?试驗巧究公式,并提出了高温后混凝±的受压本构方程。研究结果表明:试件尺寸、温度、恒温时间、冷却方式和混凝±类型等因素对高温后混凝±力学性能皆有影响。PW同济大学的余江滔等于2011年基于受火后混凝±的损伤形态和损伤演变规律,引入了弹黃单元损伤模型,并利用We制1分布函数,推导出了高温后混凝±单向受压和单向受拉的随机损伤本构模型,通过对比验证,,计算结果与实测数据吻合较好证实了随机损伤本构模型可用来描述高温后泡凝±的破坏机理。1.2.3高温后再生混凝±的力学性能目前国内外学者对再生混凝±的研究主要局限于常温状态下的力学性能,进入再生,因此相关研究文献较少混凝±高温材料力学性能的研究较晚。KPi][n]Teranishi等于1998年研究了高温后再生混凝主,其研巧表明:高温后再生混凝±的残余抗压强度比普通混凝止低,且随温度的升高强度逐渐下降,与常温状态下,再生源凝王不同的是,对不同再生粗骨料取代率的再生混凝±其抗压强度的降低与取代率之间没有显著的相关关系。Khala护等于2004年碎巧块为再生粗骨料,进行了的再生混凝±高温后性能的试验,并与普通混凝主进行了对比,探讨了混凝±吸水率、骨料密度和原材料强度等因素对再生混凝王的高温后力学性能是否存在影响。06TC ̄rC同济大学的肖建庄、黄运标等于20年对经历2(80(高温后再生混凝±进行了抗压和抗折性能试验研究,再生粗骨料为取代率和受火温度为变化因素,讨论了混凝止剰余强度和剩余抗折强度的变化规律,结果表明:与普通混凝±相似,再生混凝±的剩余抗压,、抗折强度因作用温度的升高整体上呈现下降趋势粗骨轉取代率对再生混凝±剩余抗压强度和抗折强度有影响。PslZega等于2009年分别W不同水灰比和粗骨料类型来配制再生混凝±,进行了再生混凝±高温试验,通过超声波法研究了高温后再生源凝止的回响频率、静态弹性模量和抗压强度,结果说明低水灰比的再生混凝±表现出更好的力学性能。36[]2江西賴江职业技术学院的谢汇等于010年对经历了45(TC高温后再生混凝主和普通混凝±进行了抗压性能对比试验研究,,研究表明较普通混凝±而言再生混凝±的剩余抗压强度和质量损失率受温度影响更大,降幅更大,并随着粗骨料替代率的増加而増大。广西大学的胡岳峰等于2012年W不同的受火温度和粗骨料取代率为变化参数,研究了立方体试件的单轴受压应力应变曲线关系,明确了因取代率的增加,曲线虽然类似但有所不同,,峰值应力逐渐降低,峰值应变有所増大脆性指数增大,延性变差。并运用Abuqu-s有限元软件分析了再生混凝±的热传导关系和温度为稱合关系,并模拟了试件在升温-恒温-降温这3个阶段内的应力和与应变关系及变化规律。 ?&単性能广苗大學工程硕古学化论文高温后巧生5見凝王^《试始巧兜1.24.火巧后结构评估方法少数建筑直接在火灾中被烧毁或因结构实效而发生整体倒塌,绝大多数的建筑的损坏程度并不十分严重,火灾产生的高湿作用与灾后的降温过程都将对建筑物造成损伤,引发产生结构材料劣化和构件承载力下降等问题,因此这些建筑需经过评估、鉴定受损一程度后进行修复再重新投入使用,,。建筑火灾是个流动的燃烧过程发生火灾时建筑内的温度在空间和时间上具有复杂性一,同结构或构件中不同材料的热工性能不同,火灾下构件内的温度场变化复杂多样,构件的损伤也不尽相同。因此,对己经遭受火灾的一建筑,想要对火灾后结构构件损伤进行评估具有定的困难,需要科学的结构灾后鉴定标准来指导我们如何正确地判断建筑物的受损程度,恰当地评估该结构是否仍具有足够的安全性和可靠度,从而可W合理的制定加固修复对策,减少灾害带来的经济损失。对火灾建筑鉴定评估的相关研巧,早在20巧纪50年代,英、美、日等国家便率先研巧了混凝±结构的抗火问题,巧定了相应的评估方法,并制定了混凝±构件目测分级表和评估程序,1。而我国则起步较晚至今国内还没有相关的国家标准或规范可^对gPi各种结构和构件的火灾损伤程度加L:A区分和界定,只出台了个别的地方标准且都存在着明显的不足,如何准确地对建筑结构火灾后进行损伤评估和如何进行修复加一同,势必成为国内外相关学者的个重要且主流的研究方向。1.3研究目的与主要内容与普通混凝±相比,再生混凝王本身自带缺陷,从水泥基体和再生粗骨料来源差异及生产加工差异,导致其力学指掠存在很大的离散性和差异性。鉴于目前学者对再生混凝王力学性能的研究主要局限于常温状态,而其高温后力学性能的研究较少,为了促进再生混凝±在未来实际工程中的应用,推进再生混凝±火灾后结构评估鉴定方法的发展,本文拟对再生混凝王高温后力学性能问题进行深入研究。1本文采用试验研究的方法,^下几个方面主要内容:(1)分析国内外的相关研究现状,主要包括常温下再生混凝±的力学性能、高温后普通混凝±的力学性能、高温后再生混凝±的力学性能及火灾后结构评估方法;(2)对168个再生源凝王棱柱体进行高温试验,观察高温后试件颜色和裂缝等表,测量了混凝±的高温烧失量,观现象变化,得到混凝±质量损失随温度的变化规律并提出再生混凝±高温质量损失计算公式;(3)W静置至室温的高温后再生混凝±试件为研究对象,对其进行高温后再生混,观察了试件的破坏过程与形态凝±受压力学性能试验,获取混凝王高温后抗压强度、峰值应变-、应为应变曲线等力学指标,分析了高温后抗压强度随温度的变化规律、高温后抗压强度随烧失量的变化规律,提出相应的拟合公式,并且基于试验数据;4)-(基于受压试验,分析了高温后再生混凝王的初始弹性模量、峰值应变、应力应变曲线,、损伤演变、延性、耗能等变形指标随温度的变化规律及各因素的影响作用6 广西大单工程巧古単tt论文巧狂盾巧生巧巧主々净i住能试跑巧巧基于实测数据-,对高温后弹性模量、峰值应变、应为应变曲线进行公式拟合;(5)对火灾后再生混凝止结构的评估方法进行了初步探讨,重点讨论了评定工作程序、火灾现场温度的确定、构件的检测及损伤分析等问题。.麻m91 广西大學工程硕古棠化论文高温后巧生巧凝上力聲性能试驗研究第二章再生混凝±高温试验研究近年来,国内外学者己经对常温状态下的再生混凝±力学性能进巧了大量广泛而深入的研究,但随着社会经济的快速发展,火灾呈多发上升趋势,结构抗火问题逐渐成为一学术界和工程领域的热点研究问题之。但绝大多数己有的结构抗火问题研巧主要侧重于普通混凝±材料,而玻及到再生海凝±的高温力学性能的研究比较稀少,这对再生混凝王日后在实际工程中的推广和应用十分不利,因此,有必要对高温后再生混凝±材料进行深入的研究。本试验分为高温试验和高温后再生混凝±受压为学性能试验两个部分。本章主要介绍高温试验部分:通过W再生粗骨料取代率〇%,30%,50%,70%,100%)、强度等级((C30、C50)、粗骨料类型(碎石、卵石)等为变化因素,设计了168个再生混凝±的标准 ̄棱柱体,对试件进行高温试验,2(TC80(rC目栋温度为,观察试件的颜色和裂缝等表观现象变化,得到源凝±质量损失随温度的变化规律,并提出了再生混凝王高温质量损失的计算公式。2.1试验设计211..试验材料本试验所采用的母体混凝±均来源于广西大学工程防灾与结构安全教育部重点实验室的废弃构件 ̄20mm,经过飄式破碎机破碎、筛分、清洗而得,再生粗骨料粒径为5,天然粗骨料为连续级配的碎石,最大粒径为20mm。夭然粗骨料及再生粗胥料实拍照片2-1如图所巧。水泥为的海螺牌普通超酸盐水泥,强度等级为32.5R和42.5R。细骨料采用天然海砂,拌合水为城市自来水。圓圍圓(a)天然碎石粗骨料化)再生碎石粗骨料(C)再生卵石粗骨料2-图1天然粗骨料及再生粗骨料*F-21Nlig.aturacoarseaieateandrecclecoarseareategggyggg8 广西大掌工租项古酱t论义麻出后巧生纸■々掌狂化试巧研巧2丄2配合比设计本试验中强度为C30的再生碎石混凝止的再生粗骨料的取代率有5种,分别为0%,30%,50%,70%,100%,水胶比为0.43,砂率为0.32,在不同粗骨料替代率的条件下,取代率0%的配合比为基准,在其它取代率的配合比中,控制使水泥、自来水、砂完一全相同,粗骨料总质量致。强度为C50的再生碎石混凝±的粗骨料取代率为100%,水胶比为0.32,砂率为0.38。C332再生卵石混凝主的取代率为100%,试配强度为30,水胶比为化4,砂率为0.。-1各再生混凝止配合比设计具体见表2。32-1混凝上的配合化(kg/m)Tab2-rle1Themixratioofrecycleaggegateconcrete3每nj抢各材料用量(kg)裕强度等级粗骨料类型取巧率水灰比砂率试件个数水泥砂天然骨料再生骨料水0%1129024个30%79033924个.4305642524C30碎石如%0.325005325651个寒70%3巧7卯24个1邮%0112924个C30巧石00%0.430.325005320112921524个1C50碎石100%0.320J8641590096420624个2丄3试件设计及制作W'mmXXmm的一本试验共制作了8组150150imn300标准棱柱体试件,每组中均吝强度为C30的5种取代率的再生碎石混凝止、C50的再生碎石混凝±和C30的再生卵石混凝±试件一工况的试件各3个168组为室温对比试件,,每种,全部试件共个。其中-2C-另外尤组试件需经过高温试验。试件编号分组见表2,其中RA、LARC和RACC50分别指C30再生碎石混凝王、C30再生卵石混凝止和C50再生碎石混凝止,字母RAC--后面的数字代表取代率,RAC0200最后的数字代表作用温度。如:RAC50500指C300-再生碎石混凝±的取代率为州%,目标温度为5(TC;LRAC400指C30再生卵石混凝°±的取代率为100%400CRAC600-C50指C30再生卵石混凝±的取代,目标温度为;°率为100%,目标温度为600C。再生拌合物在室温状态下采用强制式撥拌机进行攒拌,所有试件均在结构试验室统一。淺筑,机械振捣密实,拆模后进行28天的标准条件养护9 广苗大学工括硕女単化论文高涅忌巧生巧凝王义単化能试驗研突表2-2试件编号Tab-2Secmensnumberle2pis温度名称°‘‘’‘’*20C200C300C400C500C6日OC700C80CTC ̄ ̄-------RACORACO20RACO200民ACO-300RACO400RACO500RACO600RACO700RACO800-------民AC30RAC3020RAC3020日RAC30-300RAC30400RAC30500RAC30600RAC30700RAC30800RAC50RAC50-20RAC50-200RA"0-300RAC50 ̄400RAC50-500RAC50 ̄600RA"0-700RAC50-800RAC70RAC70-20RAC70-200RAC70-300RAC70-400RAC70-如0RAC70-600RAC70-700RAC70-800--AC-----201lRAC00^00RAO005000060ACRAC100RACIOORAC00200R003001RACl0RACIOO7狐RlOO800LRACLRAC-20LRAC-200LRAC-300LRAC-400LRAC-500LRAC-600LRAC-700LRAC-800RAC-C50RAC20-C5020-500-400-50RA500-600-50RA700-50RA800-0RAC0CRAC30C50RACCCC抓民ACCCCCC5一备注。;每个编号试件做3块,总试块个数1682.2高温试验21.2.升温试验装置--本试验采用的高温设备是济南天力热处理设备研发中屯、制造的RX4593型工业箱型电阻炉,主要部件有炉箱、炉膛、炉口、热电偶、隔热层、重链筒和温度控制柜等。%°电阻炉的额定电压为380V,额定功率为45kW,额定温度为0C,额定炉膛尺寸(mm);XX400X高400k-100600(X),2。2深宽,最大的装载量为g高温试验设备详见图2'knmM"Ir诵IkiIlf图2-2工业箱型电阻炉--Fiifurnace.22Industriaoxeresstanceglbtyp2.2.2试验过程除室温对比组的试件外,其余7组试件均需经过电阻炉高温加热至预定温度,在电阻炉中模拟高温环境。首先,对放入电阻炉中前的试件进行称量;其次,为获取不同的温度场,依照的不同的预定温度将需要加热的试件分批次放入炉膛中验中记录炉内实测的升降温曲线;试并做记录。本试验中所有试件都于无初始应力状态下开始升温,当达到预计的最高温度后,恒温比。最后,待恒温时间满足后再切断电源,打开炉n,让其自然降温到常温(2(rc)时再将试件取出,放置地面后进行试件外观特征观察和烧后质量的称量。°° ̄温度中间级差为试件的预定加热温度范围为20c80(rc100C,加热,温度分别10 ■■■广西乂#工坦项古単位ie义方巧■总再生巧游主力#往化化曲巧义°°°°°°°取为200C,300C,400C,500C,600C,700C和800C。试件的实测升-TC时降温曲线如图23所示,由于本实验室电阻炉的故障原因,当温度高于30(,升温’曲线皆存在soor^ooc之间先上升后下降的温度波动。—2証獅.二瓣?-二端00■'700X!61\"\:ii^^—200i010〇02004006008001000。00时间/min图2-3实测升降温曲线-veFi.23Measuredheatincurvesandcoolingcursgg^2.3试验结果及分析2.3.1试件表面特征变化由于混凝止的本质都是由胶结材料、骨料和慘和料经硬化而成的建筑材料,再生混g凝±与普通混凝±类似,在经历了高温后,混凝±外表和内部都发生了复杂的物理和化学变化。试件由电阻炉内取出,,,细致观察其表面特征发现随着温度的增高试件的物理状态逐渐发生变化,主要表现为混凝主颜色的改变和和表面损伤的出其中表现损伤包括微裂缝的出现和混凝主的剥落,除此之外混凝止经历高温后还存若明显的质量损失,且所经历的最高温度不同,其变化的情况也不同。通过对高温后混凝主试件的观察发现:不同取代率的C30的再生碎石混凝主试件和再生卵石混凝±试件在经历相同的高温作用后,其表面颜色变化相似,主要表现为颜色--由灰色澄色灰白的逐渐变化的过程。其中,温度在30(TC之前试件的表面颜色基本无一致为灰色4变化,与常温状态,皆;0(TC时,试件表面呈鸭黄色,颜色不均匀,但外观完整,未出现微裂缝;50(TC时,试件表面颜色加重为赤金色,表面出现了少量微裂’C缝;60(TC时,试件表面为授红色,颜色均匀,微裂缝多而乱,且裂缝长度增加;700‘时,试件表面呈灰白色,裂缝增多,且呈星形分布的趋势,裂纹宽度增加;800C时,试件表面呈灰白色,表面起皮个别出现缺角现象,部分试件混凝±表层脱落露出泛白的 ̄,混凝主变疏松。不同温度作用后4所示。骨料,试件的表面状态如图211 广西大学工程巧古學tt论义巧化后再生银載生刀洋佐化试化巧巧瑟li屋23HJ麵图2-4C30试件表面颜色变化-Fi.24SurfacegcolorchangeofC30specimensC50的再生碎石混凝±试件在高温作用后,其表面颜色的变化主要为常温状态下的一青灰色-青红色-青褐色。温度在50(TC之前试件的表面颜色基本无变化,与常温状态°-,皆为青灰色500C70(rC,致;时,试件表面呈青红色,表面龟裂,且裂缝较直较小‘800C时,试件表面呈青褐色,微裂缝技多,但无缺角和混凝主表层脱落的现象。不同温度作用后2-5,试件的表面状态如图所示。頸量迅巧lHiHilQHi9!围2-5面顏色变化C50武件表F-ig.25SurfacecolorchangeofC30specimens2.3.2质童损失试件在升温过程中,混凝止内部经历了复杂的物理化学变化,游离水逐渐蒸发,结合水脱出一,浪凝±逐渐失重。最高温度不同,混凝主中两种形态的水的变化程度也不样,质量减轻情况也不同。对各试件在经历不同温度前后的质量进行称量,按照下式计算-,可由实测称量数据得到各试件的烧失量(%),各工况下试件的烧失量均值如表23所示。=—^-Lx-lOO%21(),m式中:m为试件的高温前质量(k)wg;r为试件的高温后质量(kg);Z/为试件的质量烧失量(%)。高温作用对混凝主试件质量的影响十分明显-,图26给出了不同取代率的C30再生碎石混凝±试件经历不同温度后烧失量的变化情况一。同取代率的再生混凝止试件烧失量变化基本趋势相同,随着经历温度的升高,总体呈现上凸的曲线规律性増加。当温度‘20-小于20(TC时,试件烧失量很小,此时混凝止中存在的水含量变化情况不大(TC400C;‘’之间C-C,烧失量増长迅速,主要是因为试件中的游离水首先受热蒸发脱离400600;之间,由于再生混凝主中氨氧化巧结合水开始脱出,烧失量略有提高,増长比较缓慢;超过60(TC,,烧失量近似呈现线性增加,70(TC开始絕凝主发生质的变化,骨料中白云12 广面大单工程项古学化论义商沮后巧主S昆游王力単性化试验研免,到达80(TC时9.97%石分解等,混凝主烧失量达到最大,可达左右。表2-3高温后混凝上试件的烧失量均值-Ta23iensbAveraemasslossraioonniionofRACsecmlegtigtp ̄ ̄70-温度rC)/编号RACORAC30RAC50RACRAClOOLRACRACC50200%0%0%0%0%0%0%2001.35.13%01.481.37%0.860.89%%1.74%%%30011.50%3.6.225.063.74.58%.3%30%5%%%14046.088.0.505.91%5.77%6.63%7.5%%1%48%7..5006.03%6.85%7..19%8.6%782%844%11%81.5.086006.04%7.14%69.6%9.29%99%9%.73%〇%10.83.057007.43%7.91%tl7/〇7.83.20%9%9%800810..37.24%8.99%9.27%9.52%9.97%92%9%一-温度后26可,,经,由图见,对不同取代率的C30再生混凝±从整体上来看历同一随着粗骨料替代率的提高,,试件的烧失量也有定程度上的增加这是可能是由于再生粗骨料表面粘附有水泥基体,其含水率和吸水率都高于天然漏凝±,,在相同水灰比下随着粗骨料取代率的增加,试件内水泥基体的总体数量增大,在配制混凝±时再生粗骨料的整体吸水量也增加,则在温度升高过程中,可供脱出的游离水和结合水也增加,最终导致了烧失量的提高。1-11-RAC010目RAC30I'圍9K■RAC50Ii:J目Pj8-RAC70ip^圍翻IIILilllll之00300400500600700800"温度/C图2-6生碎石混凝上试件烧失量C30再-C30RACF.21raiinitionfig6Themass〇巧toongo-RAC图27给出了lOO试件和LRAC在高温作用时烧失量变化的对比情况。从整体上来看,二者烧失量皆随湿度上升而显著增加,但RAC和LRAC混凝止在各温度作用°°C之后再继续缓下的烧失量变化情况相差不大:RAClOO在前400C急速増长,在400°?AC-TCl1LRAC在20(TC500C的慢增加,在70(时,ROO试件烧失量达到峰值0.20%;温度区间大幅度增长,在之后的高温,混凝±的烧失量表现为缓慢增长的趋势,在socrcLRAC-时10.92%。:不同的骨料类型对高温烧,试件的烧失量达到峰值试验结果说明一失量并没有明确的影响规律,原因可能是两种混凝±的水灰比样,在高温作用时可供脱出的游离水和结合水数量也较为接近。13 广苗大単工役硕古単化话文商堀后再主银凝主力単性弟色化验研究c画aoi…-BBiRA■ill200300400500600700800温度AC2-7图RAC和LRAC试件烧失量化较-F.27ThemaosraioonnonofC3RACandC30LRACigsslstigiti0-28RACIOO试C-C50试图给出了件和RA件在島温作用时烧失量变化情况。总体二一20上致(T,,且:当温度为C时,者烧失量皆随温度上升而显著増加变化规律较为°两种混凝±的烧失量很小300C-TC之间混凝±试件质量损失,较为接近在50(,两种;°30明显较快,其中3〇{TC和400C时,C30和C50的试件烧失量相差较大,C试件烧失量高出许多;在到达50(TC之后,两种类型的混凝±烧失量增加速度缓慢,都随温度略有提高,且两种类型的混凝±烧失量相差不大,80〇r时,C30海凝±试件和C50混凝±试件的烧失量各为-9-C0.97%和9.37%。但在各温度作用下5,再生混凝±的试件的烧失量皆小于C30再生混凝主的试件,,主要原因可能是因为C50混凝止的水灰比较小在高温作用时可供脱出的游离水和结合水少。11]RAC-C30H_1〇wm-RACC50■jIIII200300400500600700800‘温度/c2-AC-图8RIOO和RACC50试件烧:失量F-i.28ThemassossratniniionoC30RACandC50RACglioogtf对普通混凝王的高湿烧失量,国外学者已做了相关的研究。而对再生混凝±的高温烧失量的研究不多,本文根据实测所得的试验数据,进行回归分析,提出了再生混凝±14 广西大擎工租巧古学化论文南进后井生银凝王^单佐化试始巧巧烧失量的计算公式:54R27=-主■-王(0.294)2,供^口)/=3-\.911+\e6llr23y^.()式中;。为试件的质量烧失量(%)r;r为试件的作用温度rc);为影响系数,具体取-值见下表24。表2-4影飾系数r参考取值Tab-file24The巧ferencevaluesofinfluencecoecients各工况RACORAC30RAC50RAC70RAClOOLRACRACC50 ̄ ̄r0^^OJii0^表2-5列出了为采用iU上建议的公式所得计算结果与实测值进行对比的结果。表2-5再生混凝上试件烧失量实测值与计革值对比Tab-raedandeasIe25TheCompaisonofcalcultmuredignitionlossofRAC实测值计算值实测值计算值试件编号汁算值義值试件编号开算值/实酿(%)(%)(%)(%) ̄RACO-200L350^^RAC70-600^06.9^;RAC0-3OO-71.133631539411.20.5.RAC70700.8.-RACO4005-.915RAC708009.020.85.529.831.03--RAC050060351...890.98RAC100200.370970.70RAC-C-06006.046.481.07RA1003005.065.411.07-RACO-RAC7007.436.900.931004006.087.631.25^O--RAC8008.247.210.87RAC1005008.678.961.03RAC30-200-91.130.730.65RAC100600.299.851.0氏i-RAC-303003.54.111.17RAClOO70010.210.481.03舉-RAC-304005.7751.1.801.0RACIO08O09970名61.10--RAC305006200..856.810.99LRAC0.860971.12--RAC306007147...4.49105LRAC3003.74511.45--1..40083RAC307007.9797101LRAC.017.60.95-30-8008RAC.998.330.93LRAC5007828.961.15.--RAC20.RAC.8515000.740.80108L6009.599.03-RAC-9503003.64.481.24LRAC700.8310.481.07RAC--504006.636.320.95LRAC80010..00.於10%1--RAC505007RAC..8.117.431.04200C50089091.00RAC50-6006-.738.161.21RAC300C501.584.963.14--RAC.7001507008.178.69106RAC400C504.58..53--RAC508009..279080.98RAC500C508.448.220.97RAC70-200-0941.4800.59RAC.01.00.87600C5.089-RAC703005-.224850省300C509.059.62106.RAC7.RAC-C80-704007.1.546.840.91RA0C509370.061.07RAC70-5008.198.040.98备注.方差均值为0.的14:舍去坏值后,计算值与实测值得平均比值为1的42化1714。;;变异系数为15 广巧大単工租硕古樂位论义巧狙后井生巧載王芳尊化化试验巧究2.4本章小结本章设计了168个再生混凝:t标准棱柱体试件,进行了高温试验,观察试件的颜色和裂缝等表面特征的变化,得到了混凝±的高温质量损失。基于试验结果,分析了取代率、强度等级、骨料类型、湿度对混凝±高温后外观特征和质量损失的影响,主要结论如下:1C30再生混()凝主试件在经历相同的高温作用后,其表面颜色变化相似,随着作用温度的升高--,主要表现为颜色由灰色楼色灰白的逐渐变化,试件表面表现为由完好-出现微裂缝-表层脱落漏出骨料的过程。C50的再生碎石混凝±表面颜色的变化主要为常温状态下的青灰色-青红色-青褐色试件表面逐渐出现裂缝,并没有但无缺角和混凝,王表层脱落的现象。2高温后同一取代率的再生混凝±烧失量随温度的提高上凸的曲线规律增()一加80(TC时可达9.97%左右随着粗骨料替代率的提高,试件的烧失量也看定程度上,;的增加:碎石与卵石混凝±烧失量较为接近,粗骨料类型对烧失量没有明确的影响规律;C50的烧失量比C30小,强度等级对烧失量存在明显影响;提出了烧失量计算公式,拟合结果较好。16 广巧大学*工程硕古學位论义高温后再生5是凝上义単性能试始开双第H章再生混凝止高温后受压力学性能3.1试验装置及方法待试件冷却至室温后《GB/T5008-20021),按照普通混凝±力学性能试验方法标准K-中相关规定和要求进行试验,采用RMT201岩石与混凝±力学试验机加载,采用位移控制加载制度,加载速率为化005nun/s,系统自动测得相应的抗压强和和应为应变曲线,加载装置如图3-1所示。1|0J^u图3-加载裝置1"-F.31Loaigdingdevice3.2试验破坏过程及形态1、高温后C30混凝主试件破坏形态对高温后C30再生源凝王棱柱体,其破坏过程与形态与普通混凝止相似,但经历不同的温度作用后,混凝主试件的破坏过程及形态还是有所差异,部分试件的相关破坏形3-2态如图所示,30(TC,。由图可见当温度为常温到时,在前期加载状态随着荷载的,试件表面没有明显可见的裂缝出现,增大,接近最大应为时试件中部表面出现了细短而平行受力方向的纵向裂缝,达到最大应力之后,应变増大,微裂缝不断延伸和扩展形°300C-5成宏观斜裂缝,直至贯通全截面形成裂缝压碎区;温度为(KrC时,受压破坏过程开始有所不同,:试件开裂时间提前,且初期裂缝细而密,达到峰值应力后裂缝迅速’发展成主斜裂缝形成斜压带;当超过600C时,试件表面有初始微裂缝,在加载初期迭些初始微裂缝被压实,随着荷载的增加,裂缝不断延伸,经过峰值不久,沿受力方向出,在加载后期现了新的裂缝,试件的纵向变形和横向变形都増大,端部和角部有碎渣掉落,,,破坏程度严重试件破坏表面的裂纹增多増宽。对试件破坏界面进行细致观察发现裂缝主要产生与粗骨料界面和水泥砂浆内部基本无粗骨料劈裂情况,并且随着温度,17 广巧大學工程硕古聲位论文高强后巧生艰凝王力単性斌■试範研典的升高,粗骨料和水泥砂浆颜色越来越白,混凝±变酥。星誦鹽麗壓图3-2C30试件破坏形态-.32The枯0巧这iluremodesofC3RACspecimens2、高温后C50混凝王试件破坏形态图3-3给出了部分的C50再生碎石混凝止试件的破坏形态50。对C再生碎石混凝±棱柱体试件,在常温状态至40(TC时,试件在加载初期,表面很少可见的裂缝,当接近达峰值应力时,试件表面出现较直较少的裂缝,达到峰值应力后,裂缝发展迅速,并发出劈裂声,,试件突然破坏而丧失承载为,试件被劈裂成片状碎块试验机无法采集到下°降段数据温度为400C,;之后的试件,加载初期,试件的巧始微裂缝被压实随着荷载的增加,裂缝不断延伸,经过峰值不久,沿受力方向出现了新的裂缝,随着轴向位移的増大,。,裂缝发展变缓慢下降段承载为丧失,试件破坏国i誦醒飄图3-3C50试件破坏形态-uF.33ThearemodesofC50RACsecmensigfilpi对破坏界面进行细致观察,在常温状态到4〇(rc之间,试件的破坏界面平整,主要,基本无粗骨料和水泥砂浆之间的界面裂缝表现为粗骨料被整齐劈裂,水泥砂浆显深灰色。当温度超过40(TC时,试件的破坏界面不再平整,在粗骨料被劈裂的同时出现了沿粗骨料和水泥石的界面粘结裂缝,且随温度的升高,界面粘结裂缝逐渐増多变密,水泥砂浆显灰白色3-4。部分试件的破坏界面如图所示。20r200r300V400V50(TC70(TC80(TC图3-4C50试件破坏界面F-.34Thiiefalurein;erfaceof50ACsecimensgtCRp18 广酉大學工程硕古単位论文高强盾巧生海凝主力舉性化试验研究3.3试验结果3.3.1应力应变曲线--由试脸实测的荷载位移数据,根据下面公式计算可得试件受力过程中的应力应变全过程曲线。二3-。NIAs=Alll(1);式中:7^为试件的轴向压力J为试件的全截面面积试件的受力过程中的压缩位;为;移/为试件的总。;高度由于试验设备刚度的影响,个别试件呈现突发性破坏,其应力应变曲线的下降段并一未测得3-53组。如图所示,依照试件的编号每种工况下的个试件为,给出了所有试件的应力-应变全过程曲线。40404040]]]]-35.35.3535.3030.30.30一剛县。;斯2■§IF〇〇〇48121620〇4812]620048121620048121620---3-33n3应变/1〇应变/]〇应变/1〇应变〇440-04040.]]35-35-35-35-.-30.30-30.30RAC.W()3IMM42,w.。52525--;RAC〇5〇〇I5;宴賓^^§晏2020.孤RACO-5-孤0013"RACO-70-2.--IRAC080022羣^喊/RAC06(HM6毫0羣.^15RACO-6O0-15---^写175RAC070(M9RACO80023^^^.這.--荀?=:1/\〇70[)20均./XR-800-2410/\\這10/VVraCO6001810乂各公10AC05-^y1..一048】21620048121620048121620048121620--3-33-3应变/1〇拉变/1〇应变/1〇应变/1〇(a)RAC0应力-应变曲线44〇40.〇4〇111-.35.35.3535---30.nRAC3020330-30-30^^、、纖'与I完!完;!是EEio;n旅%--廢 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广苗大単工程硕古単化论文商沮后巧主巧凝主力単性推?试验研究40-40406〇,]]1-35-35%如..-30.30yv30匿暑。義§:!含;:尽;乏;含戶:己严/D°%48121620〇48121620〇48121620%4S121620‘—-3-333/应变/1〇应变,]〇应变/10应变/1040404040]]]]353535.3530-3030-30-ra25.-田25-25j(025这y\-^l*RAC5tKM4\.20-/20LRAC美.%S18曼20著20"-^^/,。RA4广C7W19LRAC-5M.L(KM915/lRAC*6。。-"今/Vミ每马LRAC-謝4K15L-。。。-。…固固与图.議师,0.作,0册岂10人/048121620048121620048121620048121620-‘-3-333应变//1〇应变/1〇应变/1〇应变10L民AC应力-(f)应变曲线6〇60-6〇如,]1150..50-50--50y|-40-40.40---/!.RAC300C50940田J。4广,'"_1。—/。,、》/RAC20---,RAC40(似(Ml/(W:505矣/RAC30UC508y^与瓜^,。WraC21K:5U3妻。n.}^30.30観。題団w。穩。rac3。…u-7---I//;RaC2〇C5〇i|/《羣^|^畫fRAC2〇CK:5〇-t乂:顏.RAUWK520-//20-/>20-B2〇A^苗少^t'—_—f7I.,,,048121620048121620048121620048121620-3-3-3应变/1〇/1户/1〇应变/1〇应变应变如6〇如6〇111150'沉-饥.50----.40_404040RAC7〇o-C5G-iyRAC即…扣24置RAC6(KM:5(M7置/^专/rAC7(HW:5U21I=屬/=:::固::店:固D^^〇48121620048121620048121620%48121620—-3’3-33应变应变/1〇/10/1〇应变/]0应变--(g)RACC50应力应变曲线-图3-5各工况实测应为应变巧线--F.35Theieverroecigmeasuredstressstrancurvesofytpj33..2峰值应力和峰值应变一通过试件的应力-应变曲线可得同取代率下不同温度作用后再生混凝±的峰值应3,列力和峰值应变数值,现取相同工况下的个棱柱体试件实测数据的算术平均值于表3-1。21 广巧大単工程巧古単tfc论文巧祖后巧生巧巧王力単性能试验研巧-表31各温度作用后试件的峰值应力和峰值应变Tab-errle31Theeakstressandeakstrainofsecimensafthihtemeaturegpppp"〇〇*"试库编号2^200C300C40(TC500C600C700专800Co>/MPa27.7118.6722.52208719.6714.9810.038.05.RACO每3734%3.414.844.696.581.517.39/MPa1听.6225126.08621127.8828.125.7921.361.3.RAC3G-3/l〇48.78毎4.19.78.245.707,118乂7.0534〇/MPa17.>28452.232.衍20.4611.50579.3.05253.86RAC504014..044725307.075539.099.21...o/MPa26321.0>.782.125.322.0818011.899.647.77RAC70'S/lO483.694.005.5.867.9410.4510.74p.075o/MPa35.0530巧22172722001131284.27>?..3...79RAClOO邸服5.044.103.803.845.638.439.9311.55o>/MPa26.8322.2222.8624.5424.429.089.072.83LRAC■£/!〇484.44484.9410.049.4314.85>.8.795.3c/MPa49.12831822,.7543.7238439.72.1.5义0815.98RAC-C50-3£p/l〇4914.944.354.856.669.448.9210.003.4高温后再生混凝王受压强度3-4.1受压强度衰减规律经过高温作用,再生混凝王强度的产生衰减,现根据不同取代率的C30的再生碎石一混凝±棱柱体的高温后强度相对值-7/c,有对比图36。总体而言,在同再生粗骨(/c)料取代率下,随温度的上升棱柱体高温后抗压强度呈现明显下降趋势。这主要有两个方面的原因一方面是试件受到高温作用后:的不断提高,试件的烧失量增高,,随着湿度混凝主中游离水和结合水的蒸发形成了内部界面裂缝,使水泥石结构受到破坏,而粗骨一致料和混凝王的热工性能不受热膨胀和脱水收缩的微变形不协调,又导致界面裂缝不,一断发展;另方面由于混凝±是热惰性材料,混凝止在冷却的过程中,外部混凝±降温。,中也温度下降较慢,这些较快,两者之间形成不均匀的温度应力场又产生新的裂缝损伤随温度的升高不断累积,最终导致混凝主内部结构松散,强度降低。而再生混凝王的取代率不同,其与高温后抗压强度与温度之间关系的曲线也有所差一取代率下异,但同,随着温度的升高,混凝±的强度指标总体上呈逐渐降低的趋势, ̄凝±的抗压强度变化比较复杂:从总体上看,在2(TC40(rC时,且非简单的线巧关系,混在这一温度区段里强度波动较大,先降低,后又有所回升,其中RAC0混凝±的波动幅‘度最大;大于400C之后,混凝±抗压强度虽著下降,WRAC0为界,RAC30和RAC50的相对抗压强度比较高,RAC70和RAC100的相对抗压强度比较低则强度损失较多。22 广西大単工程项古學议论义商媪息巧生5昆凝上力学性化试验巧兜°(C0%由上结果可知;在较低温度300)前,取代率为即天然混凝±高温后抗压强度,受温度的影响较大,且相对抗压强度较其它取代率的再生混凝王小很多这时再生混凝’±表现出的高温后抗压性能比较优越在较高离温温度(400C)后,当再生混凝±取;代率为30%和50%时,再生混凝±高温后相对抗压强度的表现整体上比普通混凝±的好,但当再生粗骨料取代率为70%和100%时,随再生粗骨料取代率的提高,混凝止的高温后相对强度逐渐降低,,则说明在较高高温温度时再生混凝±取代率的增加非但不能提高其在高温后的强度,反而会降低。说明再生粗骨料的取代率虽然对再生混凝±高温后抗压强度有影响,但是这种影响并不明显。1.1I]£^0..2芋訖品0-.1汲0%100200300400500600700800TfC图3-6再生碎石混凝上强度-温度的变化关系-FRAC.36Reaonshsrenhandtemeratureofigltiipbetweentgtp1LRAC将RAC00和的高温后相对抗压强度(///与温度之间的变化关系进行对比_々-分析,如图37所示。混凝±的再生粗骨料类型不同,其与高温后抗压强度与温度之间关系的曲线也有所差异,但总体上都呈现出随着温度的升高,混凝±的强度指标总体上呈逐渐降低的趋势,强,且再生卵石骨料的混凝±高温后的相对抗压强度降低得更迅递10%度损失得更严重,到达80(TC时,残余抗压强度仅为常温状态的左右,说明再生粗骨料的种类对再生混凝±高温后抗压强度有显著的影响。1-1I11.0a.i03-^0RAQOO2\化〇0100200300400500600700800zrc图3-7再主碎石和再生卵石混凝上强度-温度的变化关系F-.37艮elaiensretraureofRACandLRACigtonshipbetwetnhandtempetg将RACOORAC-C50的高温后相对抗压强度/温度么间的变化关系进行l和(///c)与3-8对比分析所示。混凝±的强度等级不同,其与髙温后抗压强度与温度之间关,如图23 广西大棠工程硕七単位论文高溫后巧生很凝上方単性能试验研兜系的曲线也有所差异,但总体上都呈现出随着湿度的升高,混凝±的强度指标总体上呈’°逐渐降低的趋势一。RAC100的抗压强度比值曲线在300C时有个波谷,在300C到达°-.波峰,此后强度也近似直线下降800C时值为2645%RACC50的抗压强度比值,到;°一曲线在300C时有个波谷,之后强度有所回升,在40(TC之后强度急剧下降,在80CTC°° ̄时值为苗.1300C和400C60(rC%,其中在2之间,两个强度等级的再生混凝±的高温°一后混凝王抗压强度的比基本,差别极小。结果表明300C之前,C50再生碎石致:在混凝±的抗压强度受温度的影响程度较小°300CW后的高温,混凝止强度等级的提高;对混凝±高温后抗压强度比值提高不大。1.1I11.00-.903■RAC1000.2RAC-C50QJ1>11'''>0,00100200300400500600700800.77C图3-8C3生混凝上和C50再生混凝上强度-温度的变化关系0再*-ween--Fig.38民dationshipbetstrenthand^mperatuieofRACC30andRACC50g3.4.2受压强度衰减公式拟合对普通混凝王的高温下强度衰减规律,国外学者己做了相关的研究,并提出了相关的建议计算公式:[43l-1)Lie建议混凝±的抗压折减系数采用公式32;—°°120C<r<450C°°心=21-^^^<-2.012.353450C<r874C(3]())1日/.00(°0T>874C[2)3-3陆洲导对研究结果进行分析;,推出混凝±的抗压折减系数的建议公式°°f1oc<r<4〇oc^[=3-3°°()\-l.60C<r<Cfc[.0015740080045[]3)李卫3-4认为混凝±的抗压折减系数可W采用公式;LazL=13-4()6-172-f.4xr20x10+1畑()4)过镇海和3-5时旭东根据试验分析,认为可W采用公式作为其受压强度随温度变化的数学模型:24 广晒大単工程硕古尊化论文商混后再生;昆凝王力単化能试验研兜色=3-5^()631+16771000乂。()本文根据实测所得的混凝±高温后棱柱体抗压强度试验数据,,进行回巧分析考虑一到抗压强度前期的强度不稳定波动,后期稳定减小这变化特点,,采用两段式拟合提出了再生源凝±高温后强度衰减的计算模型:r-20°°()-1<r一l.33x20C<200Cf心1000=-(36)°乂'°—200C<r<800C—5^2-.121X10户0.2.27U007r+式中://为再生混凝±在离温作用后的棱柱体抗压强度,Mpa;/c再生混凝王在常温下的棱柱体抗压强度r°;为作用温度,c。-利用W上公式,可得的拟合曲线和试验曲线对比图39,,由图可见公式对试验所得的数据结果拟合较好,能够反映出再生混凝止抗压强度随温度变化的衰减特性。LIr-A-RACO-C-C10RA30.^义b--《H<iRAC50、'0.-。-9:今RAC啼;7U薄、-0.8品巡品线。-寺Xj'7、'^V'?0-\.6心v"::::%-0、.3、為、-0i.2<I.I-t■I■I■I.t■I■I.Q10100200300400500600700800T化图3-9再生混凝上拟合强度公式与试验结果比較F-mmen.3民esuornrmuaexeralaaofRACig9ltfcopaigfittinfblwi化pitdtg.iein1L气耳。2.陆洲导1■3\.李卫海化8-含:證0-^.65奪.一^'-0.4^’-.0.24V.。11.III\.I..00020040060080010001200T/V图3-10混凝上抗压强度折减系数不同公式对化F3-oree10ComariniinfrmuaComressvesrenhwdutio打factorfconctig.pgftgblpitgtc25 广晒大単工程硕女単位论义东通后巧生双巧王力學化能试验巧兜3-图10为上述不同的学者提出的几种高温下混凝王受压强度公式与本文巧合公式3-6的比较结果。()3.4.3受压强度衰减与烧失量变化规律实际上,再生混凝主高温后强度衰减的根本原因是混凝±的内部复杂的物理和化学变化引起混凝王结构疏松一,因此质量烧失量不同,其强度衰减的程度也不样,二者存在明显的相关关系。对混凝主烧失量和高温后强度衰减两者之间的变化规律,国内外的研巧并不很多,尚无可直接参考的计算公式。因此本文希望通过根据试验结果整理和分一析,能取得此方面进步的研究进展。表-2各温3度作巧后混凝上的质量损失率与强度衰:减值护//尤)e-Tab32RACremrtrlmasslossratioandstrengthreductionofunde出fere扣firetpeaue°°°°°°°试件编号200C300C400C500C600C700C800C ̄ ̄烧失量/%U3^^^IM8.24RACO1。*去一强度衰减0.670.810.750.710.54O.%0.29烧失量/%.133.55.776.857.147.918.991RAC30。一去一0.880.强度衰减.910.卵0.750.570巧化巧烧失量/%0.743.66.637.116.738.179.27RAC50强度衰减0.810.890.840.620.720.400.20烧失量/%1.485.227.548.199.167.839.52RAC701。^^一强度衰减0.870.940.820.670.440.360.29.烧失量/%.;375.066088.67乂巧10.29.971RAC100去一强度衰减0.860.630.780.570.370.250.:26..717乂2.5烧失量/%086348.0,999.8310.92LRAC一_0..强度衰减.830.850910.910340.340.110.8914.58.08烧失量/%.588.4499.059.巧RAC-C50强度衰减0.880.770.800.570.370.460.32〇...6397烧失量//〇123406.%7.598158..4均1值0830的0.48037025强度衰减.0.830.83...表3-2给出了经受不同高温后再生混凝止材料烧失量与强度衰减值护///c),各数值均取所有工况的算术平均值-。图310给出了高温后混凝止的质量烧失量和强度损失率之间的变化关系°C内。试验结果说明:混凝止强度衰减值总体上在前400随着质量烧失量的增大而改变不大,后期随着烧失量的増加,抗压强度衰减值快速减小,反应出此时同一温度下强度损失率比质量烧失量大得多。26 |*广巧大学工程硕古単位论文南温后巧生5运凝主方単陡化试猫井兜1.0「-A*—RAC0—!>、0-■-巧--9在。巧子三片。RAC300-S舞鮮武私;哉苗、-、0-71、‘'>觀'-0.'.6AORA0Xv\(>C5An'^巧值曲线0-、、.5'終、、苗。4-、0-%.3么撕、0■.2\0-^.1?1? ̄.1[_._I—.—?.—I—.— ̄0002468101214燒矢率/%3-图10再生混凝上强度衰减随烧失量变化的规律"-vesmK.310Reductionfac;essrenanderaurefRACgtorofCompiitgth化pto根据实测所得的混凝±高温后棱柱体烧失量与强度衰减值,进行回归分析,考虑到烧失量和强度衰减之间的曲线变化特点,采用两段式巧合,提出了再生混凝王高温后烧失量与强度衰减的关系计算模型:—<0.831.12x<6.363-7=<y1()<x<6.369.472—5011.33x4.30JC+5.232==-2和-。式中:xI,/36取值,7大其中I/、分别按公式2,/y乂//大可-利用W上公式311,公式对试,可得的拟合曲线和试验均值曲线对比图,由图可见验所得的数据结果拟合较好,能够反映出再生混凝主烧失量和高温后强度衰减之间的曲线变化特性。?l.Or…均宙击奈。。■0.9—椒合品藻I-08..\。-'7\0-.6\。-V'50■\\.40-\.30?.2化1〇24681012烧失童/%图3-11再生混凝上拟合公式与试验结果比较-ltaoRAC.31民esulfmarinnrrrmlaihexerimentadaf巧这1tocopgfitigfbwtp3.5本章小结本章W高温后的再生混凝主棱柱体试件为对象-应变曲线加载试,进行了受压应力-验,获取了试件高温后的抗压强度和应力应变全过程,观察了试件的破坏过程与形态27 广西大学王话硕古単化论文巧化忌巧生、思飯t力单化從试絶巧变曲线。基于试验结果,主要讨论了取代率、骨料类型、强度等级、温度等对高温后再生混凝±抗压强度的影响,主要结论为W下几点:(1腐温后混凝±的受力破坏过程及形态随着温度的不同有所差异。对C30和C50再生混凝主试件,温度越高,裂缝越多,发展越缓慢,破坏前的预兆越明显;观察其破坏界面,C30混凝止试件没有出现粗骨料被劈裂的情况,而C50混凝±的破坏界面随着温度的升高,出现界面粘结裂缝,破坏断面不再平整。°巧高湿后混凝主的抗皮强度在400C存在不稳定波动,之后的温度总体上明显减小,温度越高,抗压强度损失的就越多,其中取代率对高温后抗压强度无明湿的影响;卵石混凝±的抗压强度较碎石下降更迅速,骨料类型对高温后残余抗压强度有影响;强度衰减值在前4〇(rc内随着质量烧失量的増大而保持基本不变,后期随着烧失量一,抗压强度衰减值快速减小増加,此时同温度下强度损失的速度明显大于烧失量増加的速度。28 广巧大単工程项古単化论义巧迅后巧生银凝主方银佐能试跑巧巧第四章再生混凝±高温后受压变形性能混凝±受压变形性能的研究是结构和构件受力性能分析的重要基石,主要包含了弹性模量、峰值应变、受压应力应变曲线、延性和耗能等。高温作用对再生混凝止性能的影响也在其变形性能方面有所体现。4.1弹性模量退化-混凝±弹性模量E为其应力应变曲线的切线模量或割线模量>1,本文(^实测的再生漏凝±高温后受压应力-应变曲线为基础=,取应力f0.4〇>时的割线斜率作为混凝主的初始弹性模量各温度作用后各再生混凝±的弹性模量相对值-(斬7岛)见表41。由表可知,随着湿度的升高,混凝王的弹性模量表现的规律虽然与峰值应力、峰值应变的变化规律类似:总体上呈现略减小后回升再稳定逐渐降低的趋势,但降幅明显增大。其主要原因是:在高湿作用及混凝主在冷却的过程中,骨料和水泥石界面形成了微裂缝,这些加载前存在的初缺陷削弱了混凝止的连续性,随着温度的升高,裂缝越来越多,削弱作用越来越强,其弹性模量也越来越低。r表4-上的初始弹性模量岛1各温度作巧后混凝/岛b-Tale41Etfter:trelasicmodulusofRACadiferentfiretemperau温度rCRACORAC30RAC50RAC70RACLRACRAC-50lOOC ̄ ̄MLOOLOOIM\Mr〇0LOO〇02000.690.860.690.990.960.920.893000.82075.9521.000.960.00.8.894000.580.780.600.520.980.810.705000..570.470.310.480.470840.406000..5.30030000.210.200.150.1970001..25.170.160.60140.120170.8000.150.120.090.110.120.040.16一现根据不同取代率的C30的再生碎石混凝止在同温度下的棱柱体弹性模量相对-。值(左//岛),有对比图41由图可W看出,取代率不同,各弹性模量曲线随着温度的升° ̄高的总体变化规律类似;C30(rCRAC100混经历了20的不稳定变化期后,除凝止从‘40(TC开始外,其余取代率的再生碎石混凝王的弹性模量从300C开始呈线性大幅度降°至70 ̄低;(TC80(rC之间,弹性模量降低速度减缓,800C时,RAC高温后巧始弹性模量仅为常温状态下的10%左右。同时,高温后弹性模量曲线的下降段较高温后抗压强度更陡峭一,则在同溫度下,混凝±的弹性模量减小速率明显比混凝止残余抗压强度的减小速率大,表明相比抗压强度,在高温作用下弹性模量的减小更明显,在高温后的再生混凝止结构评估和加固中更需要引起注意。29 广巧大学工程硕古単位论文商强后再生很凝主力举性能议验巧究0'.6\\\W化4'王譜。0-.3+RAC50RAC700,VN\于团。。a;i011111111.001002003004005006007008007TC4--图1再生碎石混凝上弹性模量温度的变化关系F-41Riig.elationshbetweenelasticmodulusandiemeraureofRACptpt现将RACIOO和LRAC的高温后弹性模量相对值£//£〇与温度之间的变化关系进()-行对比分析,如图42所。巧再生粗骨料类型不同,其与高温后弹性模量与温度之间关系的曲线也有所差异,但总体上都呈现出随温度升高逐渐降低的趋势。RAC100的弹性°模量比值曲线在40(TC之前有所波动,此后近似直线快速下降800C时弹性模,到量比’°°0 ̄值为.12LRACC时有0050(T500;的曲线在300所回化在4CC之间缓慢变化到达C°后曲线急剧下降,在800C时值仅为常温状态的0.04。结果表明:在40(TC之前,混凝王抗压强度弹性模量变化不稳定一些,再生碎石混凝±的弹性模量受温度的影响稍大;°’到达400C ̄800C的高温,再生粗骨料的种类对高温后再生混凝王的相对弹性模量有显著的影响,再生卵石骨料的混凝±的相对弹性模量降低得更迅速,弹性模量削弱得更快。。〇'6!5\\02-团00AV干^备眶以0.1化〇01002003004005006007008007TC图4-2再生碎石和再生卵石混凝上弹性模量-温度的变化关系-F.42民eaiiigltonshpbetweenelasticmodulusandmeratureofRACanRACkpdL现将RAC-IOO和RACC50的高温后弹性模量相对值(岛7&)与温度之间的变化关系--进行对比分析,如图43所示RAC100RACC50总体上都呈现出随着温度升。和高,弹°性模量逐渐降低的趋势-。RACC50的曲线在300C时有所回升,此后强度也近似直线快,在80(TC时值仅为常温状态的0速下降.17。结果表明:在40(TC之前王弹性模,混凝AC-量比值不稳定,C5,会呈现有所波动的趋势但R0再生碎石混凝止的抗压强度受温°一4度的影响稍小些;00(:1^后,强度等级对高温后RAC弹性模量有明显的影响,C30再生碎石混凝±弹性模量降低得更快,弹性模量削弱得更快。30 广西大単工投硕古単位论文商强后巧生海載主力學性化试验研究\\1:::V"-^io〇2-RacoVN^:T-A-RACC5Qi01化〇0mo200300400500600700800〇77C4-3C50再生混-温度的变化关系图C30再生和凝上弹性模量F-ureofC3C50.3Relaionshielasicmod山USand化merat0andig4tpbetweentp对普通混凝主高温下弹性模量变化规律,国外学者己做了相关的研究,并提出了相4"*35[]关的建议计算公式。而对再生混凝±的高温后弹性模量的研究不多,本文根据实测所得的混凝止高温后弹性模量试验数据,进行回归分析,考虑到弹性模量前期的强度不一稳定波动,中间温度内快速减小,而后期下降速度减弱送曲线变化特点,采用^段^:拟合,提出了再生混凝王高温后弹性模量退化的计算模型难、°°--C<r<2C10005X7202000.()T[°°-鱼=-<<17200C<700C411;T(.3380.007)E。_xr_0070<<TC0.150.0003(7)(TC7SCKf式中:岛为再生混凝±在高温作用后的棱柱体初始弹性模量;岛再生混凝±在常温°的棱柱体初始弹性模量;r为作用温度,c。-4试验所利用W上公式,可得的拟合曲线和试验曲线对比图4,由图可见,公式对。得的数据结果拟合较好,能够反映出再生混凝±抗压强度随温度变化的衰减特性1-1rRACO、-09、--.、珠>RAC70化7、'。、,;。V50.6;^气05-咕./I、0:、,4\\:0.30-.20100200300400500600700800T/V图4-4再生混凝上拟合弹性模量公式与试验结果化较4-4Flarnrmua;exerimen;aldaaofRACig.R巧utofcompingfitigIblwilhplt31 广巧大學工程硕db単位论义高温后巧生双凝王力単化能试验巧究4.2峰值应变变化经过高温作用后,再生混凝±在峰值应变有所变化。现将C30的再生碎石混凝±在4-高温后的棱柱体峰值应变与常温下峰值应变的比值eA随温度的变化关系见图5。(/p)’总体而言,随温度的上升,棱巧体高温后峰值应变明显呈现整体上升趋势400C:其中 ̄,峰值应变缓慢波动变化0(T(r之前,4C70C的温度区间为峰值应变的快速増长阶段,° ̄但在温度继续升高的后期,即700C80(rC之间,增长,峰值应变的增长速度逐渐放缓幅度不大。3.5.1-■-RACO--3-0.0#RAC3^-:::乐0-.50111111?1.00100200300400500600700800仇-图45再生碎石混凝上峰值应变-温度的变化关系-Fi.45民eatio円shieakranand:emeraurefRACglpbetweensti1topp现将RACIOO和LRAC的高温后峰值应变与温度之间的变化关系进行对比,如图4-6所示。两者的峰值应变演化规律类似,总体上皆呈逐渐上升的趋势:RAC100曲线’在40(TC之前略有降低,此后近似直线快速上升,到800C时值为常温状态的2.29倍:°LRAC在50(TC之前存在不稳定变化,到达50CTC后峰值应变数值急剧增大,在800C时值达到常温状态的3.04倍。结果表明;再生粗骨料的种类对高温后再生混凝王的峰值应变有显著的影响,再生卵石的峰值应变增长更快,这可能是因为再生卵石骨料的混凝王的相弹性模量较碎石混凝±削弱得更快。,导致其在峰值荷载作用时的变形増大许多3.5,-B-RAaOO3---.0#LRACj0■.50111'?111.00100200300400500600700800’r/C图4-6再生碎石和卵石混凝上峰值应变-溫度的变化关系F-.4民eai6ltionshibetweeneakstrainanratureof民ACanLRACgppdkmped现将RACO-C50的IO和RAC高温后峰值应变与温度之间的变化关系进行对比,如32 广巧乂単工租巧古掌化论义方■沮后再生满化生力#住化化接巧巧■-7所示图4。两者的峰值应变演化规律相似,皆是总体上呈逐渐上升的趋势:C50的峰°值应变在40(TC之前,峰值应变存在小幅度减小,到达400C后峰值应变数值急剧增大,‘C在800时值达到常温状态的1.87倍。结果表明:C50峰值应变与RAC100受温度的影响程度基本相同。3.5[1-■-RACWO? ̄-3.0#C502?.50■.51III,,?,1""1I0.00100200300400500600700800T/V国4-7-C30再生碎石和C50混凝上峰值应变温度的变化关系-Fi47民elationshibetweeneakstrare.pinandtemeratuofRACandLRACgpp本文根据实测所得的试验数据,进行回归分析,考虑到峰值应变前期釣较小幅度的波动一,中间温度内峰值应变的快速増长,而后期出现疲软増长这曲线变化特点,采用H段式拟合,提出了再生混凝止高温后峰值应变的计算模型:。P°°120C<r<300Cr[—62*‘‘--_=-7-.4x10x(r3001xxC<r<700C4.48l(r(r300+l300(2)))Spx一<0.0008(了700+2.1870(TC<了80(TC)L繁3式中;和fi(T,r为/分别为再生混凝止在常温下和高温作用后的棱柱体峰值应变,作用温度,0。利用上式-,可得的拟合结果图48,由图可见,公式对试验所得的数据结果拟合较好,能够反映出再生海凝止峰值应变随温度变化的衰减特性。3.〇--么--RAC0「--RAC30RAC50-25.RAC70/RAC''100d/二;i楽去拟合誠一2-A.0京吨4J’沪、A/必1.0甚赛.'爹r., ̄ ̄■05I ̄ ̄' ̄ ̄'—■*—"*—>—"' ̄ ̄* ̄■—■>—■ ̄ ̄' ̄? ̄ ̄I—*■—■' ̄ ̄'0100200300400500600700800TIX,图4-8再生混凝上拟合峰值应变与试验结果比较F-民ig.48esidtofcomparinfiti打formulawithexerimentaldataofRACggp33 广西大学玉括项古学化论义南化后A生银巧主力学技能试化巧巧4-.3应力应变曲线41.3.本构曲线对比(-1)有量纲应力应变曲线-应变曲线取均值曲线作对比30、将所有工况下各试件实测所得的应力,RACO、RAC-RAC50RACRAC100、LRACAC-9、70、和RC50混凝±的有量纲曲线如图4所示。由图可见-,高温后再生海凝止的应力应变曲线主要特征点与形状与室温状态的再生混凝-±应力应变曲线类化,曲,但随着作用温度的升高线上升段和下降段都由陡峭逐渐变平缓,试件的峰值应为减小,峰值应力逐渐增大,所有特征点都向右下方移动,高温试验中经历的媪度越高,送种变化趋势越明显。30-13〇1.RAC0-—R302020AC.八RAC0-200RAC30-20025.RACO-30025./RAC30-300/\\—/RA-CCORAC30400MO1y?W—RACO-500RAC30-500,。/A,。!1\人20W.RAC0*600TRAC30*600/////W—、—.RACO-RAC30707000//I/\—\——.--、匡换*0015*^C〇8〇〇15IIf/\。养。麵■"—0.'■--?■I0,,II,I!fII04812162004812!6泌-3f"〇aRAC0均值应力-应变曲线bRAC30均值应力-应变巧线()()3030——RAC50-201_rAC70>20]RAC50-200RAC70-20025.—50-30RAC02.RAC70-300/5^RAC5M00RAC7-(0400/RACS〇*500RAC.IJt\\70500w\f^20.‘-…■胤RAC50600RAC70)I////'RAC50--700/RAC70700a///IAN.laIRAC5-.RAC7-15^0800fe0800受/\15///V。’償:04g1216扣0481化202‘3-3C"0£"0-cRAC50均值应力应变曲线dRAC70均值应力-应变曲线()()巧巧"-RA-LRAC2C100200]ILR-200SRA-C100200AC./30 ̄RAC*.-/1003025LRAC300v0\—[—RAC-IOCMOOMA400\-LRCj-—AK哉20-;認哉策識20.RACLRAC-700-7H\lOO00Il\?/f/\---RAClOO800LRAC8001\5II|。jj:04812]620048121620"’310eRAClOO均值应力-应变巧线fLRAC均化应力-()()症变曲线34 广西大単工巧硕古単化论文方化后再生巧巧王力洋化能试化研巧50RAC20-Ci50]45./RAC200-C50RAC?/30(M:如>W.//RAC400-C50.lARAC-巧f500C50—RAC600?C如,一IJf)巧.RAC0-01削70C5-125.RAC800C50I/。麵〇1^1.1048121620-,*71〇RAC-C50均值应力-应变曲线(g)-49有量纲均值应力-应变曲线*F-Averam-ig.49geofdiensionstressstraincurves2-()无量纲应力应变曲线一-应变本构方程的拟合-化处理便于进行应力,需要先将应力应变曲线进行归,即-应变曲线,采用无量纲坐标表示把各试件实测所得的应力,e/st为横坐标,O/Cc为纵坐标一,Cc和Cc分别为各温度作用后的混凝±的峰值应变和峰值应力,将每组试件中均值-应变曲线进行无量纲化-应力。试验中各工况下混凝主的无量纲曲线如图321所示。由一-图可见:同取代率的再生混凝王在各温度作用后的应力应变曲线在上升段基本重合,但其在下降段离散性较大,表现为随着温度的不同,泡凝±曲线下降段的其陡峭程度也不同,表明离温后再生混凝生呈现出比常温再生混凝±的脆性有不同程度的改变。1.1「I.!「—RAC?0J0RAC30巧._1J-200—RAC30-2000-RAC0-909RAC-3RA30-3000000-C.8M0.8著RAC-—-0.7MO4000.7看巧bRAao4000.6-m^—RACO-5000.6-Jracso-soo^^-—-0.5-、—-^RAC06O00.5方RAC30600-y0-^M—RAC-0.4——-O700RAC307000--3.—RA-03——.XC0S00gRA008000--.2/02/0.1/0.1,/1111IIJ1I.ItQQ、00.511.522-5300.51..152253dCe/Ecc艮ACO--(a):;昆凝上无量纲廬力应变曲线b艮AC30混凝上无量纲应力应变曲线().111.1「「--—RAC5020RAC7020__2】RAC3---0200-RAC7020009'v0.9rSbv——-团。3。。0-RAC70-3000.8M.8MRAC---050400RAC70400.7/、义*0.7M-—-RAC5-—-60.6JT、0500《0-6RAC70500-一0-.5方RAC50"600^0.5MRAC70-600--0-45-0W#RAC0700-4\RAC70-700--0-3A—-0-3—RAC50800-fRAC708000-.20§.2/0.1/0.1/rtIIIIIIQIIIIQI00.511-522.5300.511.522.53t/tzl它cCcRAC50混凝上无量纲应力-应变曲线-(dRAC70混凝上无量纲应力症变曲线())35 广西大集工租巧古学化论义商沮存巧生巧?装主々掌任能巧斯巧义1-11J广厂—RAC-—?-10020LRAC20.-1JI--Q9-RAClQO20009-LRAC200RAC-_-lOO300LRA030000.M.8壓8巧、-( 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̄11。当上升段的参数a为0.281.2时,上升段所得拟合曲线基本与试验曲线重合 ̄;当下降段参数b为1.220.4时,下降段所得拟合曲线与试验曲线吻合程-2所示度较好。拟合参数结果如表4。36 广酉大舉工程颂女单tt论文高混后巧生漏凝王力单性化试验巧究-表42各工况下应力-庭变曲线拟合参数a、b值T--4finceaeverconditionable2Thefi打inarametersstressstraurvtgpoy°°°°°°°°试件编号20C200C300C400C500C600C700C800C口0.800.790.700.680.670.660.65.的0RACOb8.002.005.003.205.003.504.004.80a...1.100.840.910.750.78076076076RAC30b2.402.305.0.5.503.70490..6050404口.75750.751.100.100.8.5200..59100RAC50&1120.60.6030.20.1.906.904.5053.7口0.6550.65.851150.50.780.5200.6.9RAC70b4.801.2011.51.70.20.803.506.0409口0062.2.280.580.720.350.700.50.10RAClOOb404202.604203.10.3.70.8.1.90.306口.1.401.251.000.750.650.65065.731LRACb241...10.008.50.6998.903.80100046口45400.580.400.800.450.650.650.0.RAC-C50--2b.802.108.802.50_11.4.-.4.1.414C——rAO-RAO400)20RACO200——RAOOOOO「「「-1之1.2..1.212■■-巧含曲线10O.巧爸曲线l.巧合曲巧1.0巧合曲线】.〇08-〇8//\'良.6S〇-8gos^、/「/\\^06^*06//X06/\06/\4■04J0.40./..4/0/0.2/0.2/0.2/。.2V」'*'1'''''^'?/—*/—^—*'>^—0.00.0,00.0000010102500101520050.00.51.01.52.0Z5..5..52,..0,5...150.0.51.01.52.02./E地始sc如1.41.41.4---RAC0800RAC0-500RAC()6()0RAC0700「「「--2■121.21.之1.■--■-.拟合曲线..VV1-0巧合曲线1010巧合曲线10巧合曲钱8〇86〇8〇8/\〇S//\、6S/\*\屯^^60606/06/\0/\/\-■0..4/0.4/X0.4/04//2L/0/020.0.2.2.\/^' 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广西大學工摆硕古学化论文商湿忌巧生漏凝王力學性能试拖巧究"A"-A00-00A0000—.O-I>.4RC171.4RCI8—RAC100化01.4RCiO6W11.4「「「.-112.2.2-.1巧合曲巧12巧合曲巧巧合曲线巧合曲线-----1010.0TV1.0XV.1yyv0808088/、這八/\、邊/\遣/\、。0.6^0、。6。0.6L/.6/0.「//-//0/0-/0.40.4.4.4。。/'2。.2乃?///‘、'1'^''''0.0^'、'0^000.0.0..0.5.0,5..5..5.01.52.0.0..1.52.02.50.00.51.01.52.02.5001120200010250510s/Es/eeEe/S/ccccRAC-切100应力应变巧线拟合结果A- ̄ 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广巧大樂工租巧古集位论文方■化后井生游巧上力単化化试始巧化4.4损伤演变分祈再生混凝±是典型的非均质材輯,在高温作用和冷却过程中的在材料中间产生了不均匀应为场,造成了混凝±中水泥石和再生粗骨料界面中存在了微裂缝这种初始破损。在单轴受压的受为状态下,混凝±内部的微裂缝因为应力集中而不断发展形成宏观的连续裂缝,连续裂缝的扩展延伸引起材料性能的劣化最终导致试件破坏,这就是混凝±的损伤过程。-因此,考虑到这些微缺陷的存在,依照弹塑性损伤力学理论,根据应变等效假设的损伤力学模型,采用有效弹性模量E的变化来定义损伤场变量DW反映再生混凝±的损伤过程:=-互-。14(4)与式中:左为再生混凝±高温后有效弹性模量£,为再生混凝±常温状态下的初始弹性模。量。由于鳥媪作用,各试件在加载之前便存在了不同程度的初始损伤,,各工况的初一始损伤值列于表4-3。由表可见,在同取代率下,随着温度的升高,再生混凝王材‘料的有效弹性模量有所减小?,再生混凝±的初始损伤也逐渐増大。室温20(TC300C的‘初始损伤值较小5C ̄C,为化1左右40070(r;时,初始损伤呈现线性显著增大;温度’‘达到700C之后,巧始损伤缓慢增大,800C时,初始损伤可达到0.9左右。表4-3不同温度下再生混凝上兩始损伤Da-Table35Initialdamaefclecoarsencereteundediffir化tgoKcycorerentemperaure’CRACORAC30RAC50RAG70RAC-湿度/lOOLRACRACC50■-■■20---.210.012000.150.31090.30.140.113000.010.040.250.050.180.050.1140004..30.220.400.490.130190.305000.430.530.700.450.530.160.饥6000100.51..1.7.700.800.800850870000..83.840840.850.880.830.758000.850.870.910.890.880.960.844-12给出了的各取代率下C30图碎石再生混凝±的损伤演变曲线。由图可知,在试件的加载过程中,混凝±的损伤也有不同程度的发展,由于初始损伤的存在,温度°°‘<0越高,混凝止损伤发展的速度越缓慢。20C、200C和300C3的损伤曲线凤值.,在e<0.003时,D值基,〇<e本无变化试件处于弹性阶段.003,几乎没有新的损伤;当<0.006时,0值迅速增大±试件破坏。,混凝,此后试件进入残余阶段,损伤发展缓慢°‘400C、500C的.5£<0.003时e损伤曲线化值<0,公0.0的<,在值基本无变化;当<0.006时,。值迅速增大,混凝±试件破坏,此后损伤发展缓慢。60(TC的损伤曲线公040 广巧大掌工租项古单位论义■:*沮后再生泌游上力#性化化松巧巧值<0.7在e<0.005时,Z)值基本无变化;当化005<e<0.010时,。值迅速増大,混凝,王试件破坏,此后损伤发展缓慢。70(TC和80(TC的损伤曲线值<0.9,在£<0.006时,公值基本无变化0.006<e<0.012时D值缓。;当,慢增大,混凝止试件破坏I1-11rII「1.ILI〇-,化9。9;"..?■"■RACP-0■RAC30?功*■—iAC20一^2*^RSfri0.化7〇.7II-0T3O-2OtA-RACO20ijRAC0jRCSO2000..60.6.fRAC0.300AC獻300A口WOO。jK。R。ROj-0.5?ACMj'ACMOOOO〇AC0-400RXRKR50..4n.ACJO.■*/RACO-iOO4jR-^〇,-■■mRAC30.S00Ij戈.I0.3RACO-6000.3■—-〇3-_RAC3Q60Q■■RAC50600j—^一—>RaCCU/—RAC0100OiRAC30-70Q02OfSMO0.1?;/■-RAWMO0.1.jir—RAOO?泌001.X■-RACS0?? ̄ ̄ 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̄60003RAC600t^,'、.'CTX.0-IS02LRA0700.2-IRAMOA-".0.80RAC800C50.1LRC00.1?..■I■0t—^■I.J002468{〇1214160246S1012>416e沪《"沪/1---图413LRAC损伤演化曲线图414RACC50损伤演化曲线*--F.Dcrvenderre.4curvrig413amageevolutionuudiffentFig41Damageevolutioneundedifeient化mrt-aureLRACt:ieraureofRACC50peofenpt'--團414给出了RACC50混凝±在不同的温度作用后的损伤演化曲线。由團可见,41 ■?大#工《?广巧■巧古#位论义本&后《生31化±?々学住化化验巧义°°‘°20C<<)、200C、300C和400C的损伤曲线斬值0.3在£0.003时,Z值基本无变化,<e<0.005时,试件处于弹性阶段,几乎没有新的损伤;当化〇〇3,D值迅速増大混凝±试件突然破坏,无残余阶段。50(TC的损伤曲线值<0.6,在£<0.006时,D值基本无变’<e<0C.006.〇8时00化,公值迅速増大,混凝主试件破坏,此后损伤发展缓慢。6:当0 ̄<<80(TC的损伤曲线Do值<0.9在e<〇.〇〇8时,D值基本无变化0.008£0.012时,;当,D值迅速増大,混凝±试件破坏,此后损伤发展缓慢。试验结果说明随着温度的升高,,再生混凝±的巧始损伤増大损伤演变过程中的损伤发展的平台期增长,主要破坏区间不断延长,试件破坏时的应变也逐渐增大。4.5延性分巧混凝王试件的应力应变曲线可化反映再生混凝止的变形性能。为了更好地描述高温后再生混凝主的变形性能:,引入延性系数片=^-5(4)Sy6£式中:?为应力应变曲线的下降段应力值为化85tr的点对应的应变值,为假定的破。y坏应变值"",参考通用屈服弯矩法确定。首先根据初始弹性模量的射线与通过峰值应'力的水平线交于点A’,点A投影在应力应变的曲线的上升段处为点A原点与A点;的直线与通过峰值应力的水平线交于点B,点B投影在应力应变的曲线的上升段处为屈’'服点B-。,B点相对应的应变值即为所求的值。如图415所示xABfTmar二-二 ̄巧誠帝\'0-.85{Tma觀x巧、\0巧拥图4-延性计算示意围15F-15nofDuccacig.4扣ustratiotilitylulation根据实测的应力应变曲线,得到的不同温度作用后再生混凝±的延性系数具体见-4表4。由表可知,各取代率的巧生混凝主,随着温度的升高,延性系数有不同程度的波动。其中再生碎石混凝止的延性系数变化幅度比再生卵石混凝±的大得多,其中再生碎石混凝主的延性系数变化幅度为0.5左右,再生卵石混凝±的延性系数变化幅度为化15左右,这说明了随着温度的。变化,再生卵石混凝主的变形性能变化不大42 ■广巧乂学工程硕古単位论文商迅后井生巧凝王力単1生化试验巧巧表4-4不同温度下再生混凝上延性系数片Tab-le44Duciirreclcrseconcreeunderfrenireemeraturetltyfactoofceoatdifetftpy ̄°-温度CRACORAC30RAC50RAC70RAC100LRACRACC50/ ̄ ̄ML45L44L3302.20.35.02001.751.551.731.8711161461.36.113001.201.421.纪L:23.1..400....1.25136107131l]71351255001.38.351.30.32.321.巧U8111401.46001.35l.:391.271.371.411.61141126700.30..53.31.451.巧1.388001.401.481.441.411.531.301.巧-图416为再生混凝王各个取代率的延性系数随温度的变化曲线。由图所示,取代一率不同,,具体的延性系数随温度的变化趋势也不样有较大的离散性。由其均值曲‘线可知再生混凝王的延性系数随温度的变化不太明朗,主要W400C为界限,分为的前°期不稳定变化和后期的稳定增长这两个阶段:在室温到400C之间时,再生混凝±的延’性系数有了较大的波动,先大幅增长后又快速降低,到400C时达到最小值;从40(TC,,开始延性系数出现反弹并随着温度的升高,再生混凝±的延性系数呈现近似线性°的稳定増长关系,但800C时,再生混凝王的延性系数只比室温的延性系数值略高。结温度升高时应力-果说明了温度的升高并不都是削弱混凝±的延性,这可能是由于应变曲线趋向平缓,引起混凝±应力下降的同时伴随着应变増大,这是二者平衡协调的结果。2-0。RAC0「〇RAC307ARAC50L8■VRAC70fi-RACKX)均值曲线VS1.2S0IIIIIIItI100100200300400500600700800900TfC4-图16RAC均值延性系数随温度的变化曲线-facorFwee打andemeraueofRACig.416民elationshibetductilitttptrpy--RAC-41418可知,IOORACC50的延性系数显著由图7,,随温度变化的升高和升高,LRAC说明它们在破坏时的塑性变形增大,而LRAC则表现为不明显的演变规律,-二这可能是由于温度升高时应力应变曲线趋向平缓,应力下降的同时伴随着应变增大者协调变化的结果。43 广西大举工程硕女単位论文商温后巧生現鞠主力単化能试验研究1.81乂「「RACIOORACiOOLRACRAC*C50I从-1.0■■■■■ILII■,■I■I.I■II.I■I.I■I■I.I■I■I.IIQ08'01002003004005006007008009000100200300400500600700800900化7TTC-4-图17民AC---100和LRAC延性系数温度曲线图418RAC和RACC50耗能系数温度曲线-F-.417ReationshilibetweenducilifacrngpttytoandFig.418RelatioshipbetweenductilitfactorandytoneratureofRACIOOaLR-pndACkmperatureof民ACandRACC5046耗.能分析试件的应力应变曲线也可反映混凝±在单轴受压状态下从开始加载到破坏这一吸收能量的情况。为了更好地描述高温后再生混凝±的能量吸收,引入耗能比值系数趴=么^W4-巧(*^0123:沪为高温后混凝±试件的应力应变曲线的下降段应力值为0式中.85〇的点做的垂c线与应为应变曲线所围成的阴影面积,&U3为室温混凝±试件的应力应变曲线的下降-段应力值为0.85的点做的垂线与应力应变曲线所围成的阴影面积,如图419所示。伊max10.85tTmax9034-图19能量耗散量计算示意图"F-.41Iuraionorissaonig9llsttfenegydipti根据实测的应力应变曲线,得到的不同温度作用后再生混凝±的耗能比值系数具体-见表45。由表可知,各取代率的再生混凝±,随着温度升高,耗散比值系数有不同程度的波动。再生卵石源凝±的耗散比值系数变化幅度明显高于再生碎石混凝王的幅度,其中LRAC的耗散比值系数变化幅度为化 ̄30.5左右,再生卵石混凝主的耗散比值系数■变化幅度为0.7左右,说明卵石混凝王的耗能更易受高温作用的影响。44 广西大举工程硕女単位论文商温后再生絕凝王力学化化试验研兜表4-5不同温度下再生擺凝上耗能比值系数WTa-ble37ratiocoeficientii民ACuneriferenh;emerau化ofenergydssationofddtightptp0RAC50RAC70-蠢度rcRACORAC3RAC100LRACRACC50 ̄ ̄20r〇0LOOimLOOLM200.8511.121.0..7.850.0970680403000.620.831.080.790.610.810.694000.880J61.021.100.601.000.785000..831030950.880.720890.92..0.781.156000.870.990.820.950.7970001.05.790.880.940.860580.68.0.868000.540.640.460.790.750.29图4-20为C30的再生碎石混凝±的所有取代率的耗能比值系数随温度变化的均值°曲线。由其均值曲线可知再生混凝±的破坏时耗能随温度变化有所降低:主要t^400C为界限,分为的前期变化不稳定和后期的逐渐减小这两个阶段。温度在室温到40(TC之,间时,,再生混凝止的耗散量比值系数有了较大的波动先大幅降低后又快速增长;从’4'00C开始,耗散量比值系数出现平台期60(TC之后,再生混凝±的耗散量比值系数;W抛物线的曲线规律稳定减小,SCKTC时,再生混凝止的耗散量比值只为室温的化65左右。16口RAC0「0RAC30?1.4么RAC別IVRAC70-】2RAC100子職曲线。食么供塞么10-W、!^导么k木。.'8采0-巧..6□么0-.4IIIII02IIIII0100200300400500600700800900T/V图4-20RAC均值耗能比值系数随温度的变化曲线F-fim.420Rlahiienanderaiireo民ACigetionspbetweenenercoect化ptfgy-2-由图41,422可知,随温度变化的升高,RACIOO和LRAC的耗能比值系数有所降低-50,说明它们破坏时耗能降低,而RACC则表现为不明显的演变规律,这可能是由于温度升高时应力-应变曲线趋向平缓二者协调变,应力下降的同时伴随着应变增大化的结果。45 广西大単工括硕古尊位论文為■强后巧生5运凝上力単性能化始巧與1.41-4「「RA"00RAC100LRACRAC-C5U12120--.4\0.4?I■I■I■I■I■I■II'■I■I'?II01■I■?1.■I.■I?■20201邮20030040050G如07008009000…0200300400500600700800900r*/Crc/-图421RACl00和LRAC耗能比值系数比较图4-22-RACl00和RACC50耗能比值系数比较--F.i421ComarisonbetweenenerfficientofFi.422ComarisonbetcoefgpgycoegpweenenergyficientofRAC-100andLRACandRACC5RAC04.7本章小结本章yA高温后的再生混凝±棱柱体试件为对象-,进行了受压应力应变曲线加载试,基于试验结果验,重点分析了取代率、骨料类型、强度等级、温度等对试件的弹性模量、峰值应变、应力应变曲线、损伤过程、延性、耗能等力学性能指标的影响,主要结论为W下几点;°1高温后再生混凝±弹性模量逐渐退化,随着温度升高而变小:经历了20C()’°?30(TC的不稳定变化期后,混凝王的弹性模300C开始呈线性大幅度降低至700C量从:‘?800C之间,弹性模,80(TC时量降低速度减缓,混凝±的弹性模量仅为常温状态下的0.1左右;相同温度作用时,弹性模量的减小速率比混凝止残余抗压强度的减小速率大;再生卵石混凝王的相对弹性模量较再生碎石混凝王降低得更迅速,弹性模量削弱得更快。口)棱柱体高温后峰值应变明显呈现整体上升趋势,即峰值荷载作用时,混凝主试件的变形随作用温度的升高而逐渐増大’;其中40(TC之前,峰值应变缓慢波动变化,400C‘° ̄700C的温度区间为峰值应变的快,速增长阶段,但在温度继续升高的后期即700C° ̄800C之间,峰值应变的增长速度逐渐放缓,增长幅度不大。随着温度的升高,卵石混凝止的峰值应变较碎石的增长更快,骨料类型对其存在明显影响。3高温后再生混凝±的应力-应变曲线形状和常温下再生混凝±的曲线特征和规()律十分类似,,但随着温度的升高曲线上升段和下降段都由陡峭逐渐变平缓,试件的峰值应力减小,峰值应为逐渐增大,所有特征点都向右下方移动,高温试验中经历的温度越高-,这种变化趋势越明显,本文根据过镇海模型和实测的应力应变曲线,提供各工况下的上升段和下降段的拟合参数。(4)因为高温作用,再生混凝王在加载前便存在了初始损伤,且历经作用的温度越)高,,混凝±的初始损伤值£〇逐渐增大损伤发展的速度越慢,损伤演变过程中的损伤发展的平台期随之增长,主要破坏区间不断延长,试件破坏时的应变也逐渐增大。46 广西大尊工程颂古单tfc论文巧化后巧生巧巧A力学化化试验巧免°5再生混凝±的延性系数随温度的变化不太明朗:400C之间时在室温到,再生()海凝±的延性系数有了较大的波动,先大幅增长后又快速降低,到40(TC时达到最小’值;从400C开渝延性系数出现反弹,并随着温度的升高,再生混凝止的延性系数呈‘混凝±的延性系数只比室温的延性系数现近似线性的稳定増长关系,但800C时,再生值略高这可能是由于温度的升高,引起混凝止应力降低的同时伴随着应变増大,远是二者平衡协调的结果。随着温度的变化,再生卵石混凝±的塑性性能变化不大,且较再生碎石混凝王稳定。(6)C30再生碎石和卵石混凝±的破坏时耗能随温度的变化有所降低;主要40(TC为界限,分为的前期变化不稳定和后期的逐渐减小这两个阶段;再生卵石混凝±破坏时耗能较小些,说明其稳定性较再生碎石泡凝±的差,更易受高温作用的影响,C50碎石混凝±则表现为不明显的演变规律。麥遷47 广巧乂弊工獲硕古単化论文商化后巧生現巧主力学怯化试验研巧第五章火巧后再生混凝±结构评定初探火灾(高溫)作用使再生混凝±(RAC)材料性能劣化,结构产生不同程度的破坏和损伤。要确定经受过火灾的建筑物能否继续使用,就需要对火灾后混凝±结构构件的可靠性重新做出评定。早在20世纪50,美、英年代、日等国家便对混凝±结构进行较多火灾建筑鉴定评估研究,并制定了相应的评估方法和评估程序。而我国起步较晚,也没有能给再生混凝±结构火灾后损伤程度提供明确的评定标准。基于前文的试验研巧和理论分析,,本章对再生混凝王结构火灾后评估方法进行初步探讨拟为火灾后混凝王构件的评定提供依据。5.1评定工作程序建筑结构的评定是为了确定结构的剩余承载力和损伤程度,决定该建筑是可直接继续使用,还是需要加固再使用,抑或是已经完全破坏。火灾后再生混凝±结构的评一定实质上是混凝止可靠性鉴定中的特殊情况,其评定流程也遵循般性的建筑检测工作流程,主要步骤依次为接受委托、初步调查、详细检测,、综合评价、评定报告等如图5-1所示。接受委托i初步调查X详细检测<补充检测Wi综合评价Ii评定报告W21-图51火灾启再生添凝上结构评定流程图-化巧menhrr1Astflowcartstrctureaftefie巧g.5ofRACu1、初步调查其中:(1):的,初步调查主要包括资料调查和现场调查资料调查根据委巧方提供(2)现场资料了解原有结构的设计及施工情况,掌握构件的实际截面尺寸和配筋情况;:查明起火原因勘察,燃烧时间,分布范围,灭火形式等;查看现场残留物、估算火灾48 广西大単工程巧女单tfc论文巧沮后巧生规巧主力緣性化议始研巧温度,其中最重点是明确火灾作用的温度。2、详细检测详细检测是指火灾现场的构件检测W及损伤状态分析,子项目主要包括受损构件外观特征记录、再生混凝±烧失量的检测、材料剰余强度的检测等。3、补充检测。补充检测是指对检测的未尽事宜进行现场补充调查,在详细检测之后尽快进行4、综合评价综合评价需根据结构构件的详细栓测情况,按照标准评定损伤等级,旨在判断出材料性能的变化情况和受损轻重。5、评定报宵评定报告内容应包含①建筑工程概况和火灾的概况;②鉴定的目的、内容和依据;⑤火灾作用及影响调查分析结果;④评定结构构件损伤等级;⑤评定结论与是否有必要进行后续修复加固建议。蓮5.2判断火巧作用温度^火灾的严重程度与燃烧时间及火场温度高低有关,其中判定火灾现场温度的主要方法包括:经验公式推算法;残留燃烧物判断法。1.经验公式推算法P0]-明确了火灾的燃烧时间后场温度可通过ISO8345-l:,现建议的式推算r=-7+3541(8r+l)(51);g°式中;r为自然温度c。〇,r;/为燃烧时间,minr为火灾温度,;2.残留燃烧物判断法物质的燃点或变态温度各有不同一,历经的受火温度不同,灾后现场的残留物也不样,因化火灾现场残留的燃烧物可W为初步化计该区域曾遭受的火灾温度提供重要的--凭证,常见材料的燃点和变态温度分别如表51、表52所示。41[]5-表1常见材料燃点-Table51Commonterialtransformationtemeraturemap ̄’材料名称燃点(c)tfS燃点fc)^2-2704240聚己炼3纸130聚氯乙帰454棉花150粘胶巧维235棉布200緣绝纤维巧0麻绒150橡胶130献酸树脂571尼龙424/49 广巧大単工程巧古学化论文巧姐后巧生银巧主力単化能试验研免表5-2常见材料変态温度T-able52Commonmaterialtransform汹ion化meraturep枕料名称fll变态温度(r)-?内水管300350Wc巧内水管4 ̄00430形成滴状侣及侣合金口窗配件600 ̄650烙化 ̄铸铁管子11001200形成滴状、机座热乳钢材钢窗、支架>750变形弯曲900 ̄000黄铜口把手、口扶手1形成滴状 ̄青铜电线、电级10001100形成滴状银机械零件■每60形成滴状、容器窥铸玻璃大面积玻璃窗700 ̄750烙化一般玻璃窗800 ̄850平板玻璃、嵌丝玻璃形成滴状5.3构件的检测及损伤分祈与混凝±类似,钢材在遭受高温作用时力学性能也发生较大改变,但在构件中其处于被再生混凝王包裹着的状态,发生乂灾时外层的混凝±起到保护作用,钢材损伤程度一较为轻微.8,其强度值般取常温的0倍。因此,作为直接承受燃烧的再生混凝±,确定其灾后强度才是构件检测及损伤分析的重点,主要包括构件外观特征受损情况判定、再生混凝主烧失量检测、材料剩余强度检测等。1.构件外观受损情况受到高温作用时,再生混凝±产生液相的游离水蒸发,固相的物质分解和膨胀变形,对混凝上外部也有所影响,具体表现为混凝±外观颜色的改变,表面裂缝的出现、结构逐渐疏松等现象。因此—,对直接遭受火灾的再生混凝±构件,通过直接目测的方法可W定程度上估计火灾后构件的受损程度。根据前文的试验研巧,所经历的最高温度不同,再生混凝止构件的外观表现也有所不同-3,其外观特征情况如表5所示。表5-3不同高温作用后再生混凝上外观特征Table5-3Reccledagreateconcretesurfaceafterdifferenthihtemeratureygggp東面?颜温度rc)裂缝缺角疏栓色 ̄-300W下同常溫11%400鸭黄色无无无500赤金色少量微裂缝无无抓0澄红色微裂缝多而乱无无700灰白色微裂缝星形分布无无8001^上灰白色大量微裂缝表面起皮,个别角部剥落严重50 广西大単工程硕古单位论文巧沮后巧生纸装王力单性能试验巧巧2、烧失量检测高温作用对再生混凝主物理性能的影响还体现在材料质量的减小上,历经的受火温一±的烧失量也不一度不同,灾后混凝样。检测化可在同再生混凝±构件受火区域的内部、外部钻取同体积的混凝主,并与未受火部位的等体积混凝±质量作对比,根据式-2-。(巧计算出混凝止的烧失量。离温后再生混凝±的烧失量如表54所示表5"4高溫后再生混凝上烧失量Tab-le54Ignition1〇巧of民犯ycledaggregateconcreteafterhightemperature^ ̄强度骨料取代率?--等级类型-300l30040040050050(K600600700700800800上li下 ̄ ̄ ̄- ̄--%?-?3004..-.......lI411580580^81681749749797797833833 ̄ ̄ ̄50%刚觀.326.....327.437.438168.168的86剛908C30肺------70%04.844.856.846.848.048.048.848.849.419.419.839.83 ̄ ̄--- ̄100%05.巧5.4.......>17637.638.968969859.851048104810961056- ̄--- ̄C30卵石】00%05.395.4....1.1..17乂37.638968.9698598510480480961096 ̄ ̄ ̄--C50碎石100%04 ̄...化4.967.007.008.。8.229.049.049.6296210.0610063、再生混凝止剩余强度的检测1结构材料强度的检测是评定再生纔凝±构件受损程度余承载力的关键。高()1^及剩温后混凝止受力性能劣化,强度有所折损,其根本原因是混凝止的内部复杂的物理和化一学变化引起了混凝±结构疏松混凝±材料质量的减小是这些变化的又。考.,宏观反应虑到源凝±在火灾中的受损厚度大,常用检测强度的钻巧法对取样大小和质量要求较高,有,,程序较复杂较多限制,而测量烧失量的取样可取小样,操作较简4而再生混凝±的取代率不同一,烧失量不同,其强度衰减的程度也不样,存在明显的相关关系。因此再生混凝±也可^根据实测所得的烧失量3-7计算出再生混凝±的剩,可1^^通过式()余强度。23-6出再生混凝主的剩余强度()根据预估的火灾媪度,通过式(州算。考虑到火灾本身具有随机性和复杂性一的检测方法尚无法正确地评定构件,采用单的损伤程度,建议同时采用常规鉴定检测标准中的回弹法、超声脉冲法、钻芯取样法及拔出法等强度检测法巧结合进行综合性评定。5.4本章小结本章在前文试验研究和理论分析的基础上,提出了火灾后再生混凝主结构的评定方法的初步探讨,主要讨论了评定工作程序、火灾现场温度的确定、构件的检测及损伤分析等问题,提出了判断再生混凝±构件外观受损情况定性分析方法和凭借烧失量计算的一定量分析方法>[理、科学地制定再生混凝±结构的火灾后评估方法提供定,为^1后更合的研究基础。51 广西乂學工程项古學位论文京沮后巧生5是巧主_:^^學性蘇_设验研究第六章结论与展望6.1主要结论一再生混凝±作为种新型的绿色环保材料,顺利解决废弃混凝±的处理问题,也缓1^解了市场对混凝±的大量需求,拥有广泛的应用前景。到改革开放^?来,社会经济的快,建筑火灾呈现多发性特点,速发展,为了再生混凝±日后在实际工程中更好地应用有必要对高温后再生混凝±材料的力学性能进行系统的研究和探讨。本文通过对高温后的再生混凝±力学性能的试验,考虑了强度等级、骨料类型、取,共制作了8,代率和温度等变化因素16个标准棱柱体试件并在对其进行高温热处理后-进行了棱柱体抗压强度和应力应变曲线的试验,开展了高温后再生碎石混凝止、再生卵石混凝止和高强混凝±的物理及力学性能等方面的系列研究,分析了各变化参数对高湿后再生源凝±的物理性能,同时提出了高温后再、力学性能、变形性能等方面的影响生混凝±应力应变本构方程。本文所得主要结论如下几点:1C30再生混凝±试件在经历相同的高温作用后,其表面颜色变化相似,随着作()--用温度的升高,主要表现为颜色由灰色捲色灰白的逐渐变化,试件表面表现为由完好--出现微裂缝表层脱落漏出骨料的过程。C50的再生碎石混凝±表面颜色的变化主要为-常温状态下的青灰色-青红色青褐色,,试件表面逐渐出现製缝并没有缺角和表层脱落的现象。P一取代率的再生混凝±烧失量随温度的提高U上凸的曲线规律增)髙温后同°一加800C时可达9.97%左右着粗骨料替代率的提高,试件的烧失量也有定程度上,;随的增加;碎石与卵石混凝王烧失量较为接近,粗骨料类型对烧失量没有明确的影响规律;C50的烧失量比C30小,强度等级对烧失量存在明显影响;提出了烧失量计算公式,拟合结果较好。(3)高温后混凝±的受力破坏过程及形态随着温度的不同有所差异。对C30和C50再生混凝±试件,温度越高,裂缝越多,发展越缓慢,破坏前的预兆越明显观察其破;坏界面,C30混凝±试件没有出现粗骨料被劈裂的情况,而C50混凝±的破坏界面随着温度的升高,,破坏断面不再平整出现界面粘结裂缝。4高温后混凝±的抗压强度在30(TC存在不稳定波动,之后的温度总体上明显减()小,温度越高,抗压强度损失的就越多,其中取代率对高温后抗压强度无明显的影响;卵石混凝王的抗压强度较碎石下降更迅速,骨料类型对高温后残余抗压强度有影响;强度衰减值在前40(TC内随着质量烧失量的増大而保持基本不变,后期随着烧失量增加一温度下强度损失的速度明思大于烧失量增,抗压强度衰减值快速减小,此时同加的速度。’520 ̄30(高温后再生混凝±弹性模量逐渐退化,随着温度升高而变小;经历了CrC()52 广酉大學工程硕古学化论文商温后再生很凝上力单性能试验巧究 ̄80的不稳定变化期后0(TC(rC,混凝±的弹性模量从30(TC开始呈线性大幅度降低;至7’,0.1左之间弹性模量降低速度减缓,800C时,混凝±的弹性模量仅为常温状态下的右;相同温度作用时,弹性模量的减小速率比混凝止残余抗压强度的大再生卵石混凝止的;相对弹性模量较再生碎石混凝王降低得更迅速,弹性模量削弱得更快。棱柱体高温后峰值应变呈现整体上升趋势,,即峰值荷载作用时混凝±试件的变(巧’’?.400C700C形随作用温度的升高而逐渐增大;其中40(TC之前,峰值应变缓慢波动变化,’C ̄的温度区间为峰值应变的快速增长阶段,70080(rC之,但在温度继续升高的后期即间,峰值应变的增长速度逐渐放缓,增长幅度不大。随着温度的升高,卵石混凝±的峰值应变较碎石的増长更快,骨料类型对其存在明显影响。7高温后再生混凝±的应力-应变曲线形状和常温下再生源凝止的曲线特征和规律()十分类似,但随着温度的升高,,曲线上升段和下降段都由陡峭逐渐变平缓试件的峰值应力减小,峰值应为逐漸增大,所有特征点都向右下方移动,高温试验中经历的温-,度越高,这种变化趋势越明显,本文根据过镇海模型和实测的应力应变曲线提供各X况下的上升段和下降段的拟合参数。8因为高温作用,再生混凝±在加载前便存在了初始损伤,且历经作用的温度越()高,混凝±的初始损伤值公0逐渐增大,损伤发展的速度越慢,损伤演变过程中的损伤发展的平台期随之增长,主要破坏区间不断延长,试件破坏时的应变也逐渐增大。°9再生混凝±的延性系数随温度的变化不太明朗;在室温到400C之间时,再生混()凝±的延性系数有了较大的波动,先大幅增长后又快速降低,到40(TC时达到最小值;-从400C开始,延性系数出现反弹,并随着温度的升高,再生混凝±的延性系数呈现近似线性的稳定增长关系,但80(TC时,再生混凝王的延性系数只比室湿的延性系数值略高这可能是由于温度的升高,引起混凝±应力降低的同时伴随着应变增大,迭是二者平衡协调的结果。随着温度的变化,且较,再生卵石混凝王的延性性能变化不大再生碎石混凝王稳定。10C30再生碎石和卵石混凝止的破坏时耗能随温度的变化有所降化:主要()40(TC为界限,分为的前期变化不稳定和后期的逐渐减小这两个阶段;再生卵石混凝±破坏时耗能较小些,说明其稳定性较再生碎石混凝±的差,更易受高温作用的影响,C50碎石漏凝±则表现为不明显的演变规律。6.2展望本文对高温后再生混凝±力学性能的进行了初步探讨,也根据试验研究结果获得了一些重要结论,但本文尚存在试验及理论分析不够全面之处,根据再生混凝止本身的材料特点,也为了再生混凝±日后在实际工程中更好地应用,,在该研究领域仍有许多关一于再生混凝±的相关问题值得我们进步:、更全面的研究和探讨(1)目前现有的高温后混凝±为学性能的相应文献研究,基本只考虑了单向受力的情53 广巧夫单工担颂古単位论文度迅后巧生巧力罕性化试班巧巧况,对源凝王多轴力学性能却鲜有研究,但绝大多数构件实际是处于复杂应为状态下工作,这与实际上的工程应用有差异,也不利于火灾后建筑结构的鉴定评估和修复加固。因此一,为了进步探讨再生混凝主的高温后力学性能,后的试验研究有必要考虑多轴应力作用,更接近于实际受力情况。(2)构件的类型、位置及受火的方式不同,火灾后构件各部位的力学性能随温度的变化程度也有较大差别,因此,对再生混凝止构件的高温力学性能研究尚需考虑这些因素。(3)再生混凝王的构件研巧己经相对成熟,应该加强对高温后再生混凝止构件力学性能的研究,如考虑构件内不同材料的粘结滑移、结构构件之间的协同作用等问题。54 广巧大尊工弦硕古単tt论文南沮后用生巧■巧主义単化能试验研免参考文献李继业.建筑节能工程材料M.北京市:化学工业出版社2012.[u[],口]M.Etxeberria,E.Vazquez,A.Mari,M.Barra.Infhie打ceofamountofrecycledcoarseaggregatesandproductionrocessonpropertiesofrecycledaregateconcreteJ,pgg[]Cementandoncreteesearch735-CR2007375:742.,,()[3]日本建筑业协会巧C巧.再生骨料和再生混凝王使用规范[巧.1977.[4]德国钢筋委员会.漏凝主再生骨料应用指南巧].巧97.5DAfStb-艮]ichtlinie:BetonmitrezkliertemZuschla.Auest1988[yg巧]g阀KibertCJ.Concrete/MasonryRecyclingProessin化eUSA.DemoMonand反euseofConcreteandMasonrC,Auest1988y[]g75-[]中华人民共和国国家标准畑/T21762010源凝止和砂浆再生细骨料巧].北京:2010中国标准出版社.,GB/T25176-2010混問中华人民共和国国家标准凝主用再生粗骨料间.北京:中国标准出版社,2010.-JGJ/T2402011再生骨料应用技术规程S.北京冲国标准阴中华人民共和国行业标准[出版社,201L101/T-[北京市地方标准DB18032011再生混凝±结.北京,2011.]构护设计规程岡[1U李亚峰.建筑工程消防实例教程[M].北京:机械工业出版社,2011.-12中华人民共和国国家标准GB500102010混凝主结构设计规范[S.北京:中国标准[]]出版社,201化13JGJ3-2010高层建筑混凝±结构技术规程S中华人民共和国国家标准.北京:中国[][]标准出版社2010.,[14过镇海.时旭东.钢筋混凝王原理和分析[M].北京:清华大学出版社,2003.]15后鸿,肖学锋朱东杰..消防理论研[]吴,今后若干年内我国火灾发展趋势的探讨的200322-9:367370究.,,()[16过镇載时旭东.钢筋混凝±的高温性能及其计算M].北京:清华大学出版化2003.][[17]PadminiAK,RamamurthyK,MathewssMiS.InfluenceofparentconcreteonthepropertiesofKcycledaggregateconcreteJ].ConstructionandB山IdingMaterials,2009,[232-:829836.()-"WNixo凸RJ-反ecycledconcreteasanaggregateforconcreteAreviewMaterialsandSucures6-trt:.197811()371378.,Wesche-19K.SchulzK.BetonausaufbereitetemAltberton卫eton.198232:23.[]()口0B.G.S.J.StudonreccledareateandKccledareateconcrete.Concrete]yygggygggJourna-l197816:1831.,()科]肖建正再生混凝±[M].北荒中国建筑工业出版化2008.55 广巧大伴工租颂±単怔论文方沮后巧生巧衡上力學性化化抢巧化口巧SomnaRattapo打,JaturapitakkulChai,ChaleeWichian,巧al.RatanachuPokpong.Efe。ofthewater化binderratioandgroundflyAshonpropertiesofrecycledaggregate-concreteJ.JouralofMaterialsinCivilEnineerin201224:1622[]gg,,口引KaplanMF,RousFJP.EfectofElevatedTemperatureonthePropertiesofConcreteSubjectedfortheContainmentandShieldinofNuclearReactorJ.ACISPg[]34-24Detro-it1972:4441.,37,[24]李固华,凤凌云,郑盛娥.高温后混凝±及其组成材料性能研究[J].四川建筑科学院:199102.,()口5]胡倍雷等.高温后混凝±在复杂应力状态下的变形和强度特性的试验研究[可四川建筑科学院1993.,押巧26吴波马忠银欧进萍.高温后混凝王变形特性及本构关系的试验研巧机谨筑结构学[],-报1999205:4249.,,()[27]李敏,钱春香,孙伟.髙强混凝王火灾后性能变化规律研究[M].工业建筑,2004,32 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̄报:465469,,()60-陈宗平..,徐金俊郑华海等再生混凝王基本力学性能试验及应力建[],应变本构关系[J]-筑材料学报,2014161:2432,()[61]苏益生,孟二从,陈宗平等.高温后再生卵石混凝±抗压性能试验研究[J].混凝20-±1487881:,,57 广扭大単工程硕古學t&讼文南通后巧生巧載主义摩性能试路巧呢致谢新生报到的情景历历在目,仿佛就在昨天,转瞬之间就到了告别的时刻。在论文即将完成之际一、,突然间有许多话要说,感谢那些路走来都给予我支持鼓励和陪伴的老师、同学、朋友们。首先,在此向我的导师陈宗平教授致;^^最深的敬意和诚擎的感谢,无论是论文的选题、试验的加载,还是论文的撰写,在整个过程中他都给予了我悉也的指导和不懈的支持,使我能顺利完成本次毕业论文。陈老师严谨的治学精神和精益求精的工作作风,深深地感染了我。他为人处事的那种踏实、谦逊、和善给我留下了深刻的印象,我学到的一、不仅是学术研巧,更多的是做人的道理,您的教诲我将永远铭记于屯。在此,再次向一恩师道声感谢,衷也的祝愿您顺利、平安、健康!、、、、其次,感谢师兄柯晓军张向冈陈宇良徐金俊周春恒、占东辉、张超荣、应武挡,师姐王妮、钟铭、李玲,对试验和论文给予的指导和关也;感谢本课题组的王欢欢、梁垂、叶培欢、郑魏、何天瑶同学的帮助,在试验过程中我们相互支持并肩奋战;感谢师弟经承贵、周文祥、陈俊替,师妹谭秋虹在试验过程中提供的帮助。各位W上的一同口师兄弟姐妹们,我们共同成长,也起度过了2年多的快乐、充实而难忘的研究生生活,我会永远记住送段美好的时光!一一、然后!,感谢我的家人,感恩他们为我所做的切,直鼓励和关屯着我最后,特别感谢送次答辩及评审的各位专家们,谢谢你们给予论文的批评指正。再次向在送次毕业试验及论文中给予过我帮助和支持的人表示真诚的感谢,谢谢你们。58 广西大単工程硕去學化论文巧沮后巧生戴力単化化试故巧宝攻读学位期间论文发表情况、获奖情况及参与的科研项目发表论文情况:search-1、UJunta。XuJununChenzoninLiY1LianYinMechanical化onbondsli,《,j,gpg,,ggpbehav-uareiorsofreccledareateconcretefilledssteeltubes》[J].ProressinygggqgS-tructures201232333236El,录,:收;2、J.工业.陈宗平梁姜薛建阳李伊高温后型钢再生混凝±梁变形性能及刚度计算[,,,]^建筑,2014,44(502);参与的科研项目:1、建筑垃圾生产再生绿色墙体材料的关键技术及推广应用研究,广西科技攻关项目-(121180233);2-、双向反复荷载下型钢混凝±异形柱钢梁桓架节点的破坏机理研究,国家自然科学基金项目(50908057);H3、压弯剪扭受力下型钢海凝±构件的性能及设计方法研究,国家自然科学基金项目(51%8004)。案59

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