文摘

测试12个圆形钢管混凝土短柱与混合赤泥和三个圆形钢管混凝土短柱的影响研究赤泥混合比例的轴向压缩力学行为的圆形钢管混凝土短柱报告。发现与赤泥含量的增加,极限荷载增加,然后降低;相反,最终位移降低,然后增加;试样的应力达到比例限制钢管纵向应变约为160和到达产量限制钢管的纵向应变在4400∼5000 。钢管混凝土的轴压承载力经验公式钢管存根列与赤泥混合算法。理论计算结果与实验数据吻合较好。

1。介绍

圆形钢管混凝土(CCFST)可以提供优秀的结构特性,如高承载能力、高延性和CCFST的钢管可以作为永久模板减少季节性气候的施工进度没有任何影响。因此CCFST已经进行了大量的研究在最近几十年(1- - - - - -9),使这种结构越来越广泛应用于地铁、隧道、桥梁、高层建筑,和超级高楼大厦。

各种固体废物利用的研究近年来建筑业进行(10- - - - - -13]。大多数的一般固体废物产生一定的辐射和腐蚀性,通常和灌浇混凝土混合这些固体废弃物产生高分散的属性。然而,钢管已经辐射防护和耐腐蚀的特点,它有一个行为约束混凝土的色散。因此,固体废物利用的CCFST将极大地提高固体废弃物的利用率。如今,固体废物的研究工作在CCFST [14- - - - - -16)已经开展并取得了一些研究成果。

因此,本文以赤泥为研究对象,研究其有效利用率。赤泥作为固体废物生产的铝土矿开采的过程中,占据了大量的土地。其高碱含量会导致严重污染环境,使赤泥处理和利用日益突出(17]。目前,赤泥的主要领域的治疗是在建筑业,和一些成就。发现赤泥具有良好的胶结”活动,可以充分利用(18]。刘和Poon [19]使用铝土矿residue-red泥代替部分粉煤灰,使自密实混凝土,以测试其力学行为。发现抗压强度、抗拉强度、分裂和标本的弹性模量增加,分别。吴et al。20.]提出的概念CCFST首先与赤泥混合,进行实验研究在推动核心钢管混凝土。的研究结果表明,粘结滑移性能提高了CCFST与赤泥混合;这是证明了核心混凝土的水泥赤泥可以部分取代。

为了研究赤泥的混合比的影响的力学行为CCFST存根列在轴向压缩载荷下,共有15个样本的测试轴向抗压轴承负荷包括12个标本CCFST存根列混合的赤泥和三个标本CCFST存根列报告摘要。这些测试的主要目的是双重的:首先,推导出轴向抗压承载力的经验公式讨论赤泥的混合比例的影响CCFST存根列;其次,验证公式的正确性通过比较和分析计算结果和测试数据。

2。实验研究

2.1。样品材料

(1)钢管:无缝环形钢管应用。根据中国GB / t228 - 2002代码,金属材料的拉伸试验方法在室温的状态,屈服强度 ,抗拉强度 ,弹性模量 ,屈服应变 ,和泊松比会确定,见表1。(2)正常混凝土:亚太品牌42.5 r水泥骨料混合5∼15毫米,河沙,和自来水;从辽宁superplasticize应用建丰实业有限公司有限公司;铝土矿residue-red泥浆中生成北海氧化铝工厂,山东魏桥。赤泥的化学成分如表所示2。赤泥的质量替代率的具体申请0%,5%,10%,15%,和20%,分别。赤泥混凝土的混合比例是按照中国标准jgj55 - 2001普通混凝土的混合设计,可以看到在桌子上3。

2.2。样品标签和参数

共有15个样本建立了包括十二CCFST存根列混合赤泥和三个CCFST存根列。标本的摘要信息表4。圆形的标本贴上CSC存根列;第四个字母标记为A、B或C是标本的外径108毫米,133毫米,159毫米,和最后一个阿拉伯数字标记为1,2,3,4或5的赤泥的质量替代率为0%,5%,10%,15%,20%。l存根列的长度;D圆形钢管的外径;t_年代代表钢管的壁厚;r%意味着赤泥的质量替代率;f_铜意味着混凝土的立方体抗压强度;意味着钢铁内容;代表的限制因素;是短柱的极限承载力。

2.3。标本制作

一个圆形钢管是切成15钢管长度见表4在自动切割机。所有的标本都是三倍直径长度减少最终效果和确保标本将存根列最低效果从细长。每个管焊接200 mm×200 mm×10毫米钢基板底部的钢管。15大小相同钢板磨了3毫米深同心轮槽的直径是0.2毫米超过钢管的外径,并作为可移动盖板上方的钢管。赤泥混凝土倒从顶部的钢管与振动压实,直到赤泥混凝土高于钢管表面。所有的标本都治愈了两周,然后赤泥的顶面钢管混凝土与钢管地面光滑和刷新使用一个角度抛光机。钢盖板顶部的钢管表面覆盖。这样做是为了确保负载均匀地分布在多个截面同时适用于钢管和混凝土核心。参见图1和2组装测试标本。

2.4。安排测试和测量

加载设备和测量设备数据所示3和4。所有标本进行了2000 kN的万能试验机能力在辽宁的结构工程实验室建设科学学院。每个试样的纵向位移测量的两个传感器的测量范围50毫米。应变仪的布置如图5。总共有8应变仪,包括4纵向应变仪和4周向应变仪(1 - 4分)。应变仪的类型是BX120-5AA,大小是50×3。TDS602用于收集相对应变和位移。

2.5。加载系统

根据中国代码GB / T 50152 - 2012标准测试混凝土结构的方法,测试采用载荷增量法,如图6。估计最终的3系列,B, C标本约900 kN, 1300 kN,和1700 kN,分别。预压值应用估计的10%极限荷载,使标本的同心调整实施。然后,应用于负荷增量的1/10的估计弹性范围的极限载荷。目标负荷达到时,每个目标负荷维持2分钟标本。作为估计的负载达到60%极限荷载(540 kN, 780 kN, 1020 kN),应用于负荷增量的1/20的估计的极限载荷。目标负荷达到时,每个目标负荷维持2分钟。标本受到破坏,荷载继续增加缓慢。在达到极限荷载值,应用负荷不断,直到试样的变形太大,那么测试停止。每个测试花了大约一小时才能完成。 In the whole process of the test, the load readings and deformation measurements were recorded automatically by the pressure servo machine, which provided enough data points to complete the drawing of load displacement curve.

3所示。实验结果和讨论

3.1。实验现象分析

一开始,标本加载在弹性阶段没有明显的变化。当负载达到60%∼70%的极限载荷、剪切滑移线出现在钢管上墙。随着负载达到80%∼90%的极限载荷,钢管上的铁锈墙开始倒塌,钢管发生局部屈曲,十字架剪切滑移线出现。然后,破坏阶段的标本。因为限制因素是相对大,腰鼓形发生错误(图7),而标本显示良好的延性。在极限荷载,标本的承载力是不同根据不同的因素。标本大限制因素,承载力略有增加。标本用小的限制因素,承载力略降低了。标本与适度的限制因素,承载力保持相同。标本在这三个情况下的变形持续增加直到标本加载失败。失败与赤泥CCFST标本的形态类似于失败CCFST标本的形态。图8显示所有失效模式标本。

3.2。赤泥混合的影响

负载(kN)与位移曲线(mm)的3组标本(A, B, C)呈现在图9。

如图9,负载(kN)与轴向位移(mm)曲线的3系列的标本是有些不同。发现增加的赤泥的质量替代率(r)CCFST存根列,标本的极限载荷增加,然后降低。极限载荷最大,r= 5%,极限荷载对赤泥的CCFST标本组,B和C 1003.4 kN, 1403.6 kN,和1884.5 kN,分别增加了13.30%、8.84%和15.61%,这三个CCFST标本。作为r= 20%,极限荷载对赤泥的CCFST标本组,B和C 860.5 kN, 1265.6 kN,和1600 kN,分别下降了2.83%、1.86%和1.85%极限荷载比3 CCFST标本。说明当赤泥的质量替代率是0%∼20%之间,CCFST与赤泥的极限荷载的增加,其中的原因是双重的:首先,赤泥具有火山灰的特点。在混凝土的水化,Ca(哦)₂是生产。它与活跃的SiO反应₂、铁₂O₃,艾尔。₂O₃产生的赤泥在第二次水化和生成水合物水合硅酸钙和钙渐尖。在反应过程中,Ca(哦)₂生成的被消耗,导致进一步促进水化反应。结构混凝土的内部介质之间的界面改进。混凝土的抗压强度增强;其次,赤泥颗粒细加工后,其比表面积大于400米²/公斤,而波特兰水泥的比表面积是只比300米²/公斤。因此,赤泥混凝土起到了物理填充的作用。混凝土搅拌与赤泥毛孔和孔隙度低,导致混凝土的密实度。因此,混凝土的抗压强度会有所改善。

见图9质量,提高赤泥的替代率(r)CCFST存根列,标本的极限位移先下降,然后上升,最终的位移是最小值,r= 5%的最终位移CCFST红色泥浆样本组,B和C是5.8毫米,4.5毫米,3.3毫米,分别下降了10.77%,19.64%,和26.67%相比3 CCFST标本。作为r= 20%的最终位移CCFST红色泥浆样本组,B和C是6.6毫米,5.9毫米,4.7毫米,分别增加了1.54%,5.36%和4.44%的最终位移比3 CCFST标本。显然,当赤泥的质量替代率是0%∼20%之间,最终的位移与赤泥CCFST标本和延性下降成为弱与CCFST标本相比,它的主要原因是,CCFST混合的强度提高了赤泥和刚度的提高。

3.3。整个过程的应力应变分析

标本的名义压应力 : 的名义压应力是标本吗N轴向压力, 的横截面积是标本吗

试样的轴向压缩应变 : 的压缩应变是标本吗 是轴向变形l标本的高度吗

根据图8,典型的标本的曲线,如图10。

从图可以看出10曲线,主要经历了三个阶段:弹性阶段(OA)、弹塑性阶段(AB),升序/降序(BC) /水平阶段。

办公自动化阶段:曲线是线性的。它表明,赤泥的质量替代率几乎没有对刚度的影响当标本在弹性阶段。钢管和赤泥混凝土尚未很好地合作。到达点时,钢管的抗压屈服状态,纵向应变约为1600 ,周向应变是450左右 ,和样品到达比例限制。

AB阶段:标本在弹塑性阶段,钢管和赤泥混凝土同时承担载荷。与赤泥混凝土裂缝的发展,钢管的横向变形超过钢管的泊松比。这两种材料之间相互挤压生产导致钢管生产赤泥混凝土的约束效应。同时,赤泥混凝土核心是在三维压缩状态。因此,试件的承载力提高。到达B点,钢管的纵向应变约为4400∼5000 ,和样品到达产生限制。

公元前阶段:当它超过B点,曲线分为三个情况根据不同的限制因素。作为 ,曲线基本上是水平;作为 ,它变成了一个缓慢上升曲线,限制因子越大,增加范围越大,反之亦然;作为 ,这是一个逐渐下降的曲线,限制因子越小,减少范围越大,反之亦然。根据表4和图9, 。

4所示。轴向抗压承载力的简化计算

4.1。轴向抗压承载力提出了经验公式的存根列

根据图9标本达到峰值负载时,变形太大了。会失去使用功能的组件,如果他们应用在真实的项目。因此,最终的屈服强度的标本(纵向应变约为4400 - 5000 )由图中所示的应力-应变关系10被定义为轴向抗压承载力的极限强度的标本。在赤泥的质量替代率的范围r= 0%∼20%,测试数据进行回归分析,如图11和12。

的制定提出的回归分析如下:

然后,轴向抗压承载力公式CCFST存根列的红泥提出如下:

是轴向抗压承载力的极限强度;混凝土抗压强度的标准值; 。 是钢管的限制因素; 。 是短柱的轴压承载力;是复合部分面积与赤泥CCFST存根列;是钢管的部分地区以红泥CCFST存根列;的部分地区和赤泥混凝土CCFST存根列;的影响系数是赤泥的质量替代率;赤泥的质量替代率吗

当r= 0%,它可以被视为制定的轴向抗压承载力CCFST存根列。

4.2。验证所提出的经验公式

为了验证提出的经验公式的正确性,计算结果从公式(2)所示与测试数据十五标本相比,我们可以看到在图13(a),发现均值,标准差和变异系数CCFST存根列的红泥 分别是0.989,0.024和0.024。结果表明,在一般情况下,轴向抗压承载力的理论值存根列与实验数据吻合较好。

由于有限的实验数据15 CCFST存根列红泥,额外的实验数据共有325 CCFST存根列标本(r从引用= 0%)1- - - - - -8,21- - - - - -29日]介绍了为了进一步验证该公式与计算值相比,从公式(2),可以看到在图13(b),发现均值,标准差和变异系数CCFST存根列 分别是0.938,0.141和0.150。同样的,轴向抗压承载力的理论值存根列同意与实验数据。

因此,公式(2)适用于轴向抗压承载力的计算与赤泥(CCFST存根列rCCFST存根列)= 0%。公式计算值通常是安全的,适合工程应用。

5。结论

基于这项研究的结果,可以得出以下结论:(1)随着质量的增加赤泥的替代率(r= 0%∼20%)CCFST存根列红泥,极限荷载增加,然后降低;相反,最终位移增加第一然后减少;极限载荷最大,r= 5%,而最终的位移最小;作为r= 20%,极限荷载和极限位移都是几乎相同的,分别r= 0%。(2)作为钢管的纵向应变约为1600 ,样品到达比例限制;钢管的纵向应变约为4400∼5000 ,样品到达产生限制。当它超过产量限制, ,曲线基本上是水平;作为 ,它变成了一个缓慢上升的曲线;作为 ,这是一个逐渐下降的曲线, 。(3)轴向抗压承载力的经验公式CCFST存根列与赤泥明确表达,提出了适用于工程应用。(4)实验数据总量的340份标本,其中包括15个样本所示,比较计算结果与公式(2)。计算结果与实验数据吻合较好,通过经验公式的正确性。

数据可用性

文献数据用于支持这项研究的结果已经存入CNKI和Duxiu学术搜索存储库(isbn7 - 03 - 012871 - 0;ISBN 978-7-114-06393-0;isbn7 - 5611 - 1071 - 5;10.14006 / j.jzjgxb.2002.02.006;10.14006 / j.jzjgxb.1999.01.00210.15951 / j.tmgcxb.2004.09.001;10.14006 / j.jzjgxb.2017.S1.034;doi:10.1016 / j.jcsr.2003.10.001ISSN 0733 - 9445/00/0011 - 1295 - 1303;石头:1708 - 5284;10.1061 /(第3期)st.1943 - 541 x.0002474;doi.org/10.1016 / j.jcsr.2003.10.001;doi.org/10.1061 /(第3期)0733 - 9445 (2004)130:2 (180);doi.org/10.1016 / j.tws.2007.10.001;doi.org/10.1016 / j.tws.2016.04.004)。测试数据用于支持本研究的结果包括在本文中。之前报道的文献数据被用来支持这项研究和可用(isbn7 - 03 - 012871 - 0;isbn978 - 7 - 114 - 06393 - 0;isbn7 - 5611 - 1071 - 5;10.14006 / j.jzjgxb.2002.02.006;10.14006 / j.jzjgxb.1999.01.00210.15951 / j.tmgcxb.2004.09.001;10.14006 / j.jzjgxb.2017.S1.034;doi:10.1016 / j.jcsr.2003.10.001issn0733 - 9445/00/0011 - 1295 - 1303; ISSN: 1708 - 5284;10.1061 / (ascest.1943 - 541 x.0002474;doi.org/10.1016 / j.jcsr.2003.10.001;doi.org/10.1061 /(第3期)0733 - 9445 (2004)130:2 (180);doi.org/10.1016 / j.tws.2007.10.001;doi.org/10.1016 / j.tws.2016.04.004)。这些先前的研究(和数据)是在相关地方引用文本中引用(1∼8]和[21∼30]。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

这项工作是由中国国家自然科学基金资助(51574015),辽宁省博士启动基金(20170520139),辽宁省“Xingliao人才计划”项目(XLYC1906010)和辽宁省通信技术学院2019技术应用研究资金项目(LNCCjyky201918)。