第 1 章 绪论
1.1 研究的背景及意义
1.1.1 研究的背景
近年来，随着我国经济的快速增长以及其建筑业的大量投资，造成对传统建筑材料的巨大需求。于此同时也伴随着两个严重的问题：一是砂石等原生资源的消耗造成资源日益匮乏，而且高昂的运输成本也加重了地区的负担。二是建筑物的拆除和施工活动中产生的废物对环境产生了大量的污染。如何将可替代原材料用于建筑材料成为建筑业发展的新趋势[1]。我国是一个资源消费大国，但是资源短缺和管理粗放严重制约了我国经济的发展，据统计，目前我国大陆每年产生约2 亿吨废弃混凝土。很明显，随着经济发展的加快，未来将产生越来越多的废弃混凝土。此外，我国汶川地震（2008 年）和玉树地震（2010 年）等自然灾害也会产生大量的废弃混凝土。如果从环境保护和资源有效利用的方面考虑，将再生粗骨料（Recycled coarse aggregate,RCA）用于生产再生混凝土（recycled aggregate concrete，RAC）是有益和必要的。
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1.2 再生混凝土研究现状
1.2.1 再生粗骨料的基本物理性能
RCA 通常由天然骨料及表面附着的砂浆组成，而老砂浆又包括细骨料、水化胶凝体及未水化的水泥颗粒，因此 RCA 的性能主要取决于原混凝土的性能。RCA 的显著特点是表面粗糙、孔隙率较高，且表面砂浆含量较高。研究发现在粒径为 20mm 至 30mm 的 RCA 表面大约附着有 20%的水泥浆体[5]，而 Poon 等[6]人从破碎的混凝土中筛选出 65%~70%的天然粗细骨料和 30%~35%的水泥浆体。同时，由于 RCA 表面的多孔性及表面附着砂浆的原因，导致其吸水率为天然粗骨料的 2~3 倍。与天然骨料相比，RCA 的堆积密度和表观密度降低了 12%和 10%，且多孔性决定了它的比重[7]。由于其骨料的粒径较差，故再生粗骨料的级配通常不太均匀。综合考虑 RCA 的泥块含量、吸水率、饱和面干密度、坚固性、压碎指标和孔隙率，我国规范[8]将再生粗骨料分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三类。
1.2.2 再生混凝土的力学性能
RCA 的物理力学性能与天然骨料存在差异，造成 RAC 的力学性能也较普通混凝土不同。肖建庄[9]通过利用不同来源的 RCA 测定其 RAC 的抗压强度，试验结果表明 RCA 具有的非均匀性增加了混凝土抗压强度分布的离散性，正态模型仍然可以用来描述抗压强度的概率分布，但是 RAC 的抗压强度变异系数相对较大。朋改非[10] 、陈宗平[11]等分别研究了 RAC 的泊松比、断裂能、弹性模量等力学性能，并给出了 RCA 取代率与其力学性能之间的关系。由于其 RCA 本身的复杂性，也有学者[12]指出，RAC 的抗压强度随 RCA 取代率的增加呈先上升后下降的趋势。Kwan[13]研究表明，RCA 的用量对混凝土的抗压强度及弹性模量有显著影响，且随 RCA 取代率的增加，RAC 的力学性能降低。Ridzuan[14]试验发现，RAC 的抗压强度较普通混凝土高出 2%~20%。而总的来说，界面过渡区都是混凝土中最薄弱部位，破坏时往往都是从界面过渡区开始延伸。
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第 2 章 掺锂渣再生混凝土单轴受压本构关系研究
2.1 试验设计
2.1.1 试验材料
（1）再生粗骨料
RCA 来源于乌鲁木齐某小区拆除的废弃混凝土块，经机械破碎、筛分、清洗后加工所得，其骨料粒径为 5~20mm，连续级配，处理过程见图 2-1、图 2-2 所示。并依据集料检测标准对破碎骨料的堆积密度、表观密度、吸水率等指标进行测试，其物理性能见表 2-1。
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2.2 试验结果
2.2.1 单轴受压破坏特征
在加载初期，试块表面并无明显裂纹。随着荷载的增长，掺锂渣再生混凝土试块的塑性变形和里面的微孔隙逐渐连接，位移的增长速率加快。继续加至峰值荷载时，在试块表面的中部呈现首条可见微裂纹，且短而细，大致平行于加载向。继续增加荷载，试块表面出现多条不连续的短裂纹，并且裂纹长度沿加载方向延伸。再增加荷载，裂纹增宽延长，形成一条宏观的斜裂缝，并与加载方向呈 60 度角如图 2-8。将试块的毁坏面撇开，如图 2-9 所示，可以看到试件的毁坏主要产生于再生粗骨料与砂浆的界面，以及砂浆与再生粗骨料内部，天然骨料极少破坏。
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第 3 章 掺锂渣再生混凝土损伤模型研究 ................................ 22
3.1 单轴受压损伤本构模型的建立 ........................... 223.1.1 初始损伤定义 .................................... 22
3.1.2 损伤本构模型建立 ................................... 23
第 4 章 基于本构模型下梁承载力研究 ....................................... 31
4.1 梁的基本假定 ................................... 31
4.2 梁受弯承载力计算 ................................. 31
第 5 章 掺锂渣再生混凝土粘结滑移性能研究 ..................................... 36
5.1 掺锂渣再生混凝土粘结滑移性能试验 ....................................... 36
5.1.1 试验材料 ................................. 36
5.1.2 试验设计 ................................ 37
第 5 章 掺锂渣再生混凝土粘结滑移性能研究
5.1 掺锂渣再生混凝土粘结滑移性能试验
5.1.1 试验材料
（1）骨料选用
本试验选用的 RCA 来源于乌鲁木齐某小区拆迁的废弃混凝土，经机械破碎，筛选出粒径为 5~20mm，清洗加工制成，级配为连续级配。并参照现行规范进行分类，判定为Ⅱ类 RCA。天然粗骨料采用卵石，其粒径与 RCA 一致。细骨料采用当地天然中砂，具体性能指标见表 5-1。
（2）水泥
采用当地生产的天山牌普通硅酸盐 P·O42.5 水泥，具体化学指标见表 5-2。
（3）掺合料
掺合料为乌鲁木齐锂盐厂废弃的锂渣粉，经烘干、磨细所得，具体化学成份见表 5-2。
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第 6 章 结论与展望
6.1 本文结论
本文通过进行棱柱体轴心受压试验及中心拔出试验，研究不同 RCA 取代率及锂渣掺量下，掺锂渣再生混凝土的力学性能指标（如强度、极限变形、弹性模量等）和变形钢筋的粘结滑移性能。并结合损伤力学理论及声发射特性，建立混凝土损伤本构及演化方程。并通过梁的受弯承载力计算对其进行验证。本文以试验为主，结合理论研究，在前期课题组研究的基础上，对掺锂渣再生混凝土的本构关系和粘结性能进行了系统的研究。主要研究结论如下：
（1）掺锂渣再生混凝土在单轴受压过程中的应力-应变关系、变形特点及破坏全过程与普通混凝土相似，在其它因素不变时，增加再生粗骨料取代率能够有效的减小峰值应变，同时增强再生混凝土强度。整体而言，再生粗骨料取代率为30%时，其力学性能指标优于其它组；锂渣掺量较高时（＞20%），其力学性能指标有降低的趋势.
（2）通过对单轴受压状态下掺锂渣再生混凝土应力-应变全曲线的分析，结合过镇海提出的理论公式进行拟合，得到不同再生粗骨料取代率下的本构模型。将其代入梁的受弯承载力的计算公式，计算结果与《规范》公式对比，获得本试验本构模型是可行的，且较于规范更加的保守、可靠。
（3）根据单轴受压状态下混凝土应力-应变关系试验数据，利用 Weibull 分布理论和 Lemaitre 等效应变原理，以损伤变量的形式反映混凝土在荷载作用下内部初始缺陷的发展过程，推导出掺锂渣再生混凝土单轴受压损伤本构模型。通过对比分析，新建模型能较好的反映出材料的非线性行为及损伤演化过程。
（4）由声发射能量参数可以看到，混凝土大致经历了初始压密、线弹性、塑性及峰后破坏 4 个受力阶段。由振铃计数的结果表明，适量的再生粗骨料掺入能够减少混凝土内部损伤，增强其耗能能力。基于声发射事件数，对掺锂渣再生混凝土的损伤过程进行定量的分析，并建立了损伤演化模型。
参考文献(略)