钢筋再生陶瓷细骨料混凝土粘结性能及梁受弯性能研究.pdf

摘要

摘要

中国是陶瓷的生产与消费大国，但目前针对陶瓷废料的处理方法仍是堆积

与填埋处理，既占据了土地资源又污染了环境。同时，我国各类建设项目对混

凝土材料需求巨大，导致了河砂资源的供应紧张。为了实现陶瓷废料的再生利

用，解决河砂资源的供应问题，再生陶瓷混凝土的概念被提出。但目前针对再

生陶瓷混凝土的研究仍重要集中在其力学性能上，对再生陶瓷混凝土应用于结

构构件的研究不足。为了研究再生陶瓷混凝土应用于结构构件的可行性，进一

步促进再生陶瓷混凝土应用于实际工程，本文通过理论分析，试验研究与数值

模拟相结合的方式，研究了再生陶瓷细骨料混凝土与钢筋的粘结性能以及钢筋

再生陶瓷混凝土梁的受弯性能。本文主要从以下几个方面展开研究：

利用中心拉拔试验对钢筋与再生陶瓷混凝土的粘结性能进行了研究，从破

坏模式、粘结滑移曲线、极限粘结强度、粘结滑移本构关系的角度，分析了陶

瓷骨料替代率、箍筋约束、钢筋直径与混凝土保护层厚度等因素对粘结性能的

影响，并给出钢筋与再生陶瓷混凝土粘结滑移本构关系，给出了极限粘结强度

的三维预测模型。

通过Python对Abaqus的二次开发分别实现了圆形与多边形的随机骨料投

放，建立了钢筋与再生陶瓷混凝土粘结滑移的细观模型，通过与试验所得粘结

滑移曲线的对比证明了模型的准确性与合理性，分析了陶瓷混凝土在拉拔过程

中的细观受力情况与损伤演化情况，并研究了锚固长度、骨料形状对模拟结果

的影响。

设计并浇筑了不同陶瓷细骨料替代率的钢筋再生陶瓷混凝土梁，同时浇筑

相同条件的普通混凝土梁作参考，通过四点加载试验，从破坏模式、荷载-挠度

曲线、荷载-纵筋应变曲线、平均裂缝间距及最大裂缝宽度等方面，分析了不同

陶瓷骨料替代率对梁受弯性能的影响，并基于粘结性能研究了平均裂缝间距的

影响因素，将试验梁最大裂缝宽度与规范建议公式进行对比，为再生陶瓷混凝

土应用于结构构件的可行性提供了参考。

结合试验与模拟结果表明，再生陶瓷混凝土相对普通混凝土表现出相对较

差的粘结性能，钢筋陶瓷混凝土梁与普通钢筋混凝土梁受弯时力学性能指标较

为接近，但钢筋陶瓷混凝土梁延性更大，平均裂缝间距更大，经过进一步研究

设计后，陶瓷混凝土用于工程结构构件具有较好的前景。

关键词：废弃陶瓷；再生陶瓷细骨料混凝土；粘结性能；细观模拟；受弯性能

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Abstract

Abstract

Chinaisalargecountrywithceramicproductionandconsumption,butcurrent

methodforceramicwastedisposalisstilllandfilling,whichisawasteofland

resourcesanddamagetotheenvironment.Inthemeantime,variousconstruction

projectsinChinahavecreatedahugedemandforconcreterawmaterials,resulting

inshortofriversand.Inordertorecycleceramicwasteandprovidesustainable

concretematerial,recycledceramicconcretewasproposed.However,current

researchismainlyaboutthemechanicalbehaviorofrecycledceramicconcrete,

researchontheapplicationof