债券的行为暴露在温度升高后CRACFST列

文摘

债券的行为post-heated循环再生骨料钢管混凝土(CRACFST)列在本文实验研究。总共24加热排出CRACFST标本准备;同时,3常温标本也准备和测试比较。探讨五个变量参数的影响,即温度、曝光时间、再生粗骨料(RCA)替代率、混凝土强度、长径比和接口,债券stress-slip曲线和粘结强度。结果表明,排出CRACFST标本在债券stress-slip曲线表现出一些差异环境和高温。键的强度随温度增加而增大。其他参数在一定程度上也有影响。基于实验数据的回归分析,提出了修正后的粘结强度模型来预测post-heated债券再生骨料混凝土和圆形钢管之间的行为。

1。介绍

再生骨料混凝土的使用(RAC)可以减少能源消耗和节约自然资源可用(1- - - - - -7]。然而,对于RAC的相对贫穷的机械性能,它们通常局限于应用程序不需要高的结构性能。解决这些缺点,再生骨料钢管混凝土柱被开发出来,然后由几位研究人员研究的行为8,9]。例如,王et al。10)调查的影响强度的父废弃混凝土再生骨料的蠕变行为钢管混凝土钢管(RACFST)和蠕变模型对RACFST提供。李等人。11]探索钢铁tube-confined再生骨料混凝土性能的影响(STCRAC)接触后温度升高。陈等人。12)实验研究了普通再生骨料的力学行为组合荷载下钢管混凝土钢管。

众所周知,钢管和核心混凝土之间的粘结行为影响钢管混凝土柱的复合效应,研究了几个研究人员(13,14]。例如,陈等人。15)调查不同的height-to-diameter比率值的影响,diameter-to-thickness比率,和混凝土强度对钢管混凝土的粘结滑移行为不锈钢圆形空心型钢管。道等。16]研究了钢管和混凝土之间的债券表现在钢管混凝土柱接触到ISO 834标准火。陈等人。17]研究了再生骨料混凝土和钢管之间的债券行为(RAC)在室温下,和债券剪切界面传输长度的理论分析模型。

正如上面所讨论的,它可以知道大自然的债券行为广泛研究了钢管混凝土列在前面的研究中,其中RACFST列,然而,几乎没有研究。尤其是RACFST列的债券行为暴露在高温后没有被报告到现在。因此,本研究的目的是探讨债券行为CRACFST暴露于高温后列。结果可以作为理论和实验依据的防火设计和消防安全评估再生骨料混凝土结构。

2。实验

2.1。样本设计

总共27个圆形RACFST撤军的标本,包括24加热,在环境温度(即3没有暖气。,20°C)准备。的主要变量进行试验(a)温度T(T= 20°C, 200°C, 400°C, 600°C,和800°C);(b)曝光时间t(t= 30分钟、60分钟、120分钟);(c) RCA替代率r(r= 0%,50%,100%);(d)混凝土强度(C30、C40);和(e)界面长径比(l/D= 2.3和3.6,l核心筒的长度接口和吗D混凝土部分的直径)。标本展示在表的细节1。


不。	D×t_年代×l_e(毫米)	T(°C)	t(分钟)	r(%)	具体类型	l_e/D	τ_u(MPa)	年代_u(毫米)

C1	114×3×410	600年	120年	0	C30	3.6	1.28	1.35
C2	114×3×410	600年	120年	50	C30	3.6	1.32	1.37
C3	114×3×410	600年	120年	One hundred.	C30	3.6	1.51	1.23
C4	114×3×410	600年	120年	0	C40	3.6	1.44	1.35
C5	114×3×410	600年	120年	50	C40	3.6	1.61	1.21
C6	114×3×410	600年	120年	One hundred.	C40	3.6	1.69	1.29
C7	114×3×260	600年	120年	0	C30	2。3	1.41	1.77
C8	114×3×260	600年	120年	50	C30	2。3	1.45	1.59
制备过程	114×3×260	600年	120年	One hundred.	C30	2。3	1.66	1.44
10大	114×3×260	20.	0	0	C30	2。3	0.61	1.24
C11	114×3×260	200年	120年	0	C30	2。3	0.88	1.58
C12	114×3×260	400年	120年	0	C30	2。3	1.25	2.07
C13	114×3×260	800年	120年	0	C30	2。3	1.84	3.83
碳	114×3×260	20.	0	50	C30	2。3	0.62	0.95
C15	114×3×260	200年	120年	50	C30	2。3	0.89	2.12
C16	114×3×260	400年	120年	50	C30	2。3	1.32	2.01
C17	114×3×260	800年	120年	50	C30	2。3	2.07	3.79
C18	114×3×260	20.	0	One hundred.	C30	2。3	0.65	1.25
C19	114×3×260	200年	120年	One hundred.	C30	2。3	0.95	1.40
甜	114×3×260	400年	120年	One hundred.	C30	2。3	1.41	2.63
C21	114×3×260	800年	120年	One hundred.	C30	2。3	2.37	2.75
C22	114×3×260	600年	30.	0	C30	2。3	1.04	0.67
C23	114×3×260	600年	60	0	C30	2。3	1.18	0.97
C24	114×3×260	600年	30.	50	C30	2。3	1.14	0.72
这件	114×3×260	600年	60	50	C30	2。3	1.42	1.17
C26	114×3×260	600年	30.	One hundred.	C30	2。3	1.25	1.55
C27	114×3×260	600年	60	One hundred.	C30	2。3	1.61	1.39

2.2。材料特性

混凝土结构的设计和立方体混凝土强度(f_铜)表2,这是由水泥、天然细骨料,天然粗骨料(NCA),再生粗骨料(RCA)和水。三个RCA替换比率,即。,0,50,和One hundred.%, and two types of concrete, i.e., C30 and C40, are included, where the RCA replacement ratio indicates the proportion of natural coarse aggregate replaced by RCA. In this test, common Portland cement type 32.5R for C30 and type 42.5R for C40, in according with the Chinese standard GB 175-1999, are used. The fine aggregates are river sand with fineness modulus of 2.7 and 0.6% moisture content. The NCA size fraction used is 5–20 mm. The RCA is obtained from waste concrete which is crushed by a jaw crusher and brought from the reclamation depot in Nanchang, PR China, which is in the range 5–20 mm. The physical properties of RCA are shown in Table3。极限抗拉强度,屈服强度和弹性模量的圆形钢管(Q235) 273 MPa, 375 MPa,这个撤军和201 GPa,用于测试。


具体类型	r(%)	RCA(公斤·m⁻³)	水泥(公斤·m⁻³)	砂(公斤·m⁻³)	NCA(公斤·m⁻³)	水(公斤·m⁻³)	f_铜(MPa)

C30	0	0	513年	474年	1218年	195年	35.5
	50	609年	513年	474年	609年	195年	33.2
	One hundred.	1218年	513年	474年	0	195年	31.1

C40	0	0	454年	595年	1152年	200年	48.4
	50	576年	454年	595年	576年	200年	45.2
	One hundred.	1152年	454年	595年	0	200年	40.3


分级(毫米)	体积密度(公斤/米³)	表观密度(公斤/米³)	吸水率(%)	泥沙含量(%)	压碎值(%)

5 - 20	1385年	2490年	8.47	5.5	13.2

2.3。热处理

评估高温的作用在钢管和RCA混凝土之间的粘结性能,24标本被加热,让他们在大容量电气炉热量最高加热温度为1200°C。温度上升至规定温度水平的速度5°C / min,然后维持在这一水平需要时间(即。,30分钟、60分钟、120分钟)。加热的撤军测试标本后进行冷却到环境温度。相比之下,3在环境温度(即没有暖气的标本。,20°C)也进行测试。

2.4。测试

偏航- 3000微机控制电液伺服试验机是用来进行撤离测试,如图所示1。撤军CRACFST标本与气隙设置垂直底部的试验机。传播的砂层的顶面CRACFST标本,然后用一个横截面钢块略小于钢管的内径是放置在顶部的CRACFST标本。这保证负载只应用在再生骨料混凝土核心和允许再生骨料混凝土核心测试过程中推出。所有标本都测试下位移控制0.5毫米/分钟的速度。变量的线性位移传感器(线性)是用来测量钢管之间的相对滑移和再生骨料混凝土的核心。终止试验时载荷保持几乎不变的增加。

(一)

(b)

3所示。结果与讨论

3.1。测试观察和结果

没有可见的变化在钢管的外观,没有裂缝出现在推出测试。所有的排出RCA混凝土标本展览相对韧性行为。最初,界面之间的滑动的再生骨料混凝土和钢管发现线性增加。当负载增加时,滑移开始迅速发展。然后,排出RCA混凝土标本失败打破的声音,之后负载下降到一定水平,仍然几乎不变。撤军的典型失效模式标本图所示2。实验结果的撤军标本,包括抗压强度f_铜RAC,峰值负载P_u,粘结应力峰值τ_u和卸载结束,总结在表3。键的强度可以通过计算在哪里τ_u混凝土与钢筋之间的粘结强度,高峰负荷,一个沿着埋置长度的接触面积。

3.2。高温的影响

温度的影响Tstress-slip (τ-S)曲线在图给出3。可以看出,温度影响的形状τ-S曲线。没有暖气的标本,曲线达到峰值键的强度相对较短和陡降支之前达到一个稳定的分支,它的激烈的标本。然而,它通常展品相对漫长而温柔的降支。图4显示了温度对粘结强度的影响τ_u。结果表明,键的强度随温度的增加。RCA的替代率为0%,粘结强度增加44.6%,105.2%,131.8%,和203.1%为C11、C12 C7、和C13标本200°C, 400°C, 600°C,分别和800°C。键的强度的标本的RCA替代率50%或100%相似的RCA替代率0%,暴露在高温下。键的强度为146.6%,215.4%,237.6%,和339.3%的标本RCA替代率为50%,146.4%,217.5%,256.3%,364.9%,标本的RCA替代率100%至200°C, 400°C, 600°C,分别和800°C。毫无疑问,高温影响化学附着力和再生骨料混凝土和钢管之间的摩擦,导致一个激进的减少或增强粘结强度。

3.3。曝光时间的影响

不同曝光时间的债券stress-slip曲线如图所示5。可以看出,曲线和更短的曝光时间达到激烈的标本的键的强度在高峰值年代_u。相反,激烈的标本有更长的曝光时间有较大的峰值滑动和再降支。RCA的曝光时间对粘结强度的影响混凝土标本图所示6。可以看到,键的强度一般随曝光时间增加。债券的优势下标本60分钟的曝光时间是30分钟的高于12.8%,24.5%,和29.0%的RCA替代率为0%,50%,和100%,分别,而120分钟的34.9%,27.5%,和33.2%,分别。

3.4。RCA替代率的影响

标本的债券stress-slip曲线与不同的RCA替代率如图7。发现RCA替换率几乎没有影响债券stress-slip曲线的形状。此外,替代率较高的标本发现收益率更高的粘结强度,但一个小高峰。RCA替代率的影响粘结强度的RCA混凝土标本图所示8。它可以得出结论,标本的键的强度在同一温度增加的RCA替代率增加。200°C的接触温度,债券的优势标本RCA替代率为0%,50%,和100% 0.88 MPa, 0.89 MPa,分别和0.95 MPa。键的强度的增加比率和RCA替代率50%和100%的普通混凝土(即。,RCA replacement ratio is 0) for the specimens exposed to a temperature of 400°C is 5.5% and 13.0%, respectively, which for the specimens exposed to temperatures of 600°C and 800°C are 2.9% and 18.1%, and 12.5% and 28.8%, respectively.

3.5。混凝土强度的影响

影响混凝土强度的债券stress-slip曲线和键的强度数据9和10,分别。图9表明标本不同混凝土强度一般债券收益率stress-slip曲线具有类似尖锐但不同债券的优点和峰值滑落。债券的优点和RCA替代率为0%,50%,100%,C30标本1.28 MPa, 1.32 MPa,和1.51 MPa,分别为C40标本,而他们在1.44 MPa, 1.61 MPa,分别和1.69 MPa。混凝土强度越高,粘结强度越高,可以清楚地观察到图10。这可能是因为粘附阻力和机械联锁钢管之间的接口和增加再生粗骨料混凝土时,混凝土强度增加。此外,内部裂纹试样的延迟随着混凝土的抗拉强度增加。

3.6。界面长度直径比的影响

图11显示了债券stress-slip曲线长径比不同的接口,l_e/D。可以看出l_e/D不影响债券stress-slip曲线的基本形状。的影响l_e/D粘结强度的标本图所示12。它可以观察到,与增加键的强度降低l_e/D。这是因为键的强度主要是由核心筒附近的交互提供标本的加载和约束能力较小l_e/D相对较好,从而导致更高的粘结强度。

3.7。建模的粘结强度

预测圆形钢管之间的粘结强度和天然骨料混凝土在环境温度下,几个方程提出了在先前的研究。

Cai (18)提出了一个经验公式如下: 在哪里混凝土的立方体抗压强度,仅限于C80 C40的具体类型。

键的强度模型,古尔力等。19可以给出) 在哪里和外径和厚度的圆形钢管,分别。

此外,杨和汉20.)提出了粘结强度是一个表达式在哪里混凝土的立方体抗压强度,圆形钢管的外径,圆形钢管的壁厚,然后呢核心筒的长度接口。

然而,模型粘结强度的再生粗骨料混凝土和钢管在暴露于高温尚未提出。因此,一个模型来预测之间的粘结强度再生粗骨料混凝土和钢管在暴露于高温开发基于测试的结果。这个模型被修改的杨和汉20.),可以给出在哪里°C的温度,t分钟的曝光时间,混凝土的立方体抗压强度,圆形钢管的外径,圆形钢管的壁厚,然后呢核心筒的长度接口。

表4显示了测试的比较和计算键的强度值。可以看出发达模型可以预测再生粗骨料混凝土的粘结强度和圆形钢管在暴露于高温相当不错。


不。	τ_expu(MPa)	τ_calu(MPa)	误差(%)

C1	1.28	1.40	10.14
C2	1.32	1.41	7.37
C3	1.51	1.50	0.30
C4	1.44	1.53	5.96
C5	1.61	1.55	4.09
C6	1.69	1.67	1.27
C7	1.41	1.53	9.13
C8	1.45	1.55	6.51
制备过程	1.66	1.65	0.73
10大	0.61	0.62	2.64
C11	0.88	0.98	11.81
C12	1.25	1.17	6.51
C13	1.84	2.09	13.81
碳	0.61	0.63	2.69
C15	0.89	0.99	10.29
C16	1.32	1.17	10.88
C17	2.07	2.11	1.70
C18	0.65	0.67	3.25
C19	0.95	1.06	11.09
甜	1.41	1.25	11.25
C21	2.37	2.25	4.94
C22	1.04	1.12	7.34
C23	1.18	1.26	6.94
C24	1.14	1.13	1.02
这件	1.42	1.27	10.59
C26	1.25	1.20	3.63
C27	1.61	1.35	16.03

4所示。结论

基于本文中给出的实验结果,可以得出以下结论:(我)债券RACFST stress-slip曲线的形状只受温度和曝光时间,由RCA替代率几乎没有影响,混凝土强度和/或长径比。(2)RAC之间的粘结强度和暴露于高温后钢管受所有参数的影响。一般来说,粘结强度增加而增加温度,曝光时间,RCA替代率和混凝土强度,但随长径比增加接口。(3)键的强度模型,提出了预测RAC和钢管之间的粘结强度,这是发现与实验结果很好地执行。

开展CRACFST列的债券行为暴露在温度升高后,还需要进一步的研究在模型债券stress-slippage更多的测试结果。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的结果包括在本文中。

的利益冲突

作者宣称他们没有利益冲突有关的出版。

确认

这项工作是由中国国家自然科学基金(没有。51868001),江西省自然科学基金杰出青年学者(没有。20162 bcb23051),江西省自然科学基金(没有。20171 bab206053),江西省的几百人旅行项目,感激地承认。

引用

h . g .仁商,张平,t·赵”债券行为的钢筋再生混凝土快速冻融循环后,“寒冷地区科学技术卷,157年,第138 - 133页,2019年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
r . Kurda j·德·布里托,j·d·西尔维斯特“吸水和电阻率与再生混凝土骨料的混凝土和粉煤灰,”水泥和混凝土复合材料卷,95年,第182 - 169页,2019年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
j·托马斯,n . n . Thaickavil和p . m . Wilson”包含再生混凝土骨料的混凝土的强度和耐久性,”《建筑工程,19卷,第365 - 349页,2018年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
a . Wongkvanklom p及b Khotsopha et al .,“结构包含回收轻质混凝土骨料的轻质混凝土,”KSCE土木工程杂志》上,22卷,不。8,3077 - 3084年,2018页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
j . f .梁e . Wang x周,并问:l . Le“高温对混凝土力学性能的影响,其中包含再生细骨料,”电脑和混凝土,21卷,不。1,第94 - 87页,2018。视图:谷歌学术搜索
b . m . Vinay Kumar h . Ananthan, k v,巴拉”实验研究利用回收的粗和细骨料高性能混凝土混合了,”亚历山大工程杂志卷,57号3、1749 - 1759年,2018页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
美国Sadati和k·h·卡亚特,“抑制再生骨料混凝土的收缩开裂,”材料和结构,50卷,不。4,17-27,2017页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
f . k . Wu, c .徐S.-Q。林和y南,“内部固化对再生混凝土强度的影响及其在钢管混凝土薄壁钢管、增强”建筑和建筑材料卷,153年,第834 - 824页,2017年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
Y.-F。杨和G.-L。马”,再生骨料混凝土的实验行为不锈钢管短柱和梁,“薄壁结构卷,66年,第75 - 62页,2013年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
y y。耿,y,研究。常,C.-J。周”时间的行为方钢管再生混凝土管使用RCA来自不同父母浪费材料,”建筑和建筑材料卷,193年,第243 - 230页,2018年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
w·李,z罗、c·吴和w·h·段”影响的钢tube-confined再生骨料混凝土(STCRAC)暴露在温度升高后,“水泥和混凝土复合材料卷,86年,第97 - 87页,2018年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
c·w·罗德,j . Chen y Wang和j .马”的行为与普通再生骨料混凝土填充钢管组合载荷作用下,“工程结构卷。130年,23-40,2017页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
T.-Y z道。歌,b . Uy, L.-H。韩寒,“钢管混凝土钢管债券行为”,结构钢研究杂志》上卷,120年,第93 - 81页,2016年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
J.-Y。黄,H.-G。夸克和y Kwon”考虑粘结滑移效应的数值模型在轴向加载圆形钢管混凝土管列,“结构工程的发展,21卷,不。12日,第1935 - 1923页,2018年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
y y . Chen r·冯邵,x张“钢管混凝土的粘结滑移行为不锈钢圆形空心型钢管,”结构钢研究杂志》上卷,130年,第263 - 248页,2017年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
L.-H z道。汉族,b . Uy x陈”,火灾后钢管和混凝土之间的债券在钢管混凝土柱,“结构钢研究杂志》上,卷67,不。3、484 - 496年,2011页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
梁z . Chen j .徐y, y苏,“债券的行为型钢嵌入在再生骨料混凝土,再生骨料混凝土在钢管,”钢和复合结构,17卷,不。6,929 - 949年,2014页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
s . h .蔡现代的钢管混凝土结构中国,中国交通出版社,北京,2003年,在中国。
公元前古尔力,c .侵权j . f .西北和p h·席勒“简介研究单调和循环行为的钢管混凝土梁柱,“土木与环境工程系,伊利诺伊大学厄巴纳香槟,乌尔班纳,伊尔,美国,2008年,结构工程报告。视图:谷歌学术搜索
y f·杨和l·h·汉”,研究钢筋和混凝土之间的债券行为的自我压实与矩形钢管混凝土管部分,“工业建筑,36卷,不。11 32-36页。2006年,在中国。视图:谷歌学术搜索

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