劣化混凝土的本构关系
劣化混凝土的本构关系
1，本构关系定义：反映物质宏观性质的数学模型，即应力张量与应变张量的关系。
2，本构关系主要模型：线弹性模型，非线性弹性模型，塑性理论模型及其他力学理论的本构模型。
（1）线弹性均质本构模型：当混凝土无裂缝时，可将混凝土视为线弹性均质材料。用广义胡克定律来描述本构关系。（2）非线弹性本构模型：属于经验型的，适用于单调加载和混凝土受压区处于非线性变形阶段。有两种形式，一是全量式应力应变关系，采用不断变化的割线模型；二是增量式应力应变模型，采用不断变化的切线模型
（3）经典塑性理论模型：主要为增量型塑性理论的混凝土本构关系？？
混凝土材料的典型非线性特性：（1），单边效应：在受拉和受压应力作用下材料的强度和变形特性明显不同。荷载反向后受拉裂缝闭合导致材料刚度全部或部分恢复。（2），峰值应力后存在明显的强度软化和刚度退化。（3），双轴受压应力状态时材料强度和延性明显增大，双轴拉压应力下受压强度降低（即所谓的拉压软化效应），(4),超过一定阀值后，完全卸载后存在不可恢复变形
混凝土的受伤破坏形态一般可分为3种：受拉损伤破坏，受剪损伤破坏以及高静水压力下的损伤破坏
受拉损伤破坏面由Ⅰ型张开裂缝发展而成；受剪损伤破坏由Ⅱ
型滑移裂缝发展形成；而压碎性破坏则是在高静压力水作用下
的材料组分破坏或者大量的剪切性裂缝贯通构成，没有明显的
破坏面
劣化原理和相关机理
混凝土耐久性的概念：指混凝土在自然环境，使用环境和混凝土内部因素的作用下，保持其自身工作能力的一种特性，或者说结构在使用寿命年限内抵抗外部环境和内部所产生的侵蚀破坏的能力
一，劣化内因
混凝土的组成和结构存在导致混凝土性能劣化的不利因素。（一），组成因素，1，水泥中的有害组分是可溶性氯盐和碱。国家标准虽然有明确的规定，但是，由于原材料中带有的部分不能避免，另外还有一些人为的因素，导致水泥中有过量的氯盐和碱。2，粗骨料：有些地方存在一些活性骨料，活性骨料和碱发生反应,混凝土结构出现开裂现象,导致混凝土内部结构破坏.我国至今没有骨料的普查报告，使用时又不预先检测,给混凝土的长期性能埋下了很大的隐患.破坏原理: R2O+SiO2=R2SiO3。碱—骨料反应的破坏是长期的,不可逆转的,破坏后的混凝土性能是不能恢复的。3、有些外加剂中有碱存在,如低浓萘系减水剂中有20%左右的Na2SO4.防冻剂中存在氯盐及硝酸盐.(生产要求和性能要求产生矛盾,对立的矛盾如何统一?)。氯盐的破坏原理:氯盐腐蚀钢筋,
在钢筋表面发生电化学反应,这个反应也是长期的,连续的.
（二）结构方面的因素
1、早期开裂，第一道保护屏障被破坏,外界有害组分极易
进入结构内部.
2、渗透，混凝土的抗渗性能差。原因：水灰比太高，界面
结构比较薄弱，有渗透通道。
二，外因
（一）外因导致的混凝土的破坏形式
结构完好的混凝土受外界环境因素影响导致混凝土基体破坏的形式有：冻融破坏，硫酸盐侵蚀破坏，钢筋的锈蚀破坏，外力的破坏
三，综合因素：混凝土结构的破坏，单一因素的破坏比较少，多数都是综合作用的结果。只是在不同的环境下，主要因素和次要因素的破坏作用表现不同而已。
具体破坏因素:(1),碱与混凝土反应生成碱性硅酸，碱性硅酸会吸收混凝土中的水分而膨胀，造成混凝土劣化破裂，反应式为：SiO2+2NaOH+8H2O→Na2H2SiO4.8H2O（碱性硅酸）
（2），盐害，化学侵蚀，碱性反应实例：盐害和化学侵蚀通常是水化后的固化物中存在着的游离氢氧化钙，硅酸钙和铝酸钙的水化物，他们中的氧化钙与酸性介质反应生成可溶性盐，结晶后体积膨大；而与强碱介质氢氧化钠反应生成胶结力弱的氢氧化钙和易溶于碱液中的硅酸钠，偏铝酸钠，他们与碱液反应生成易溶于水的盐类。混凝土
和水泥砂浆都是多孔材料，所以极容易渗入侵蚀性介质或吸湿的侵蚀性粉末。当氧化钠，硫酸钠，氯化铵，尿素等侵入后。在空隙内结晶成固体盐，渗入的可溶性碱于空气中的CO2作用，生成含10个结晶水的硫酸钠，其反应式如下所示。
NaOH+CO2→Na2CO3+10H2O
H2SO4+Ca(OH)2→CaSO4+2H2O
上述介质渗入混凝土后生成的结晶物质，体积膨胀，产生内应力，使混凝土及水泥砂浆开裂，疏松，脱落而破坏或出现麻面等。其中氮厂盐害，化学侵蚀，油侵蚀和冻害都会造成混凝土的破坏。
设计合理的混凝土配比
问题：钢筋混凝土的锈蚀会对结构的受力性能造成不良影响，因此可以考虑用新型材料来替代钢筋，或者使钢筋能够更加禁受硫酸盐等腐蚀液体和不良气候的影响．当然也可以从阻止或延缓侵蚀源的角度出发，但是由于环境是固定的，不知道可不可行。（可以通过电化学方法提高结构的抗侵蚀性能??不明白是什么东西）当混凝土完好时，由于混凝土性能稳定且具有高碱性，在钢筋表面会形成一层钝化膜从而使钢筋处于钝化状态，不易受到环境腐蚀。但是若钢筋混凝土的构件长期暴露于具有腐蚀介质的恶劣环境中，结构的使用寿命将会明显缩短。钢筋锈蚀和混凝土劣化是影响钢筋混凝土耐久性的主要因素
前者的方法
(1),采用高性能的混凝土：通过掺杂火山灰质材料微硅粉，磨细矿
渣或粉煤灰，使氯离子在混凝土中的渗透速率下降，混凝土电阻率增加，从而延迟开始腐蚀的时间和降低腐蚀的速率。其中超细材料微硅粉在混凝土中能够有效降低空隙尺寸和阻断毛细孔，因此能够大幅度的提高混凝土的抗掺性，降低氯离子渗透对混凝土的危害吗。采用抗渗防水混凝土，聚合物混凝土或掺入钢筋阻锈剂以对钢筋进行防护。在混凝土拌合物中直接加入钢筋阻锈剂，在钢筋表面形成保护膜来抑制电化学反应。高性能混凝土对钢筋有良好的保护作用且耐久性良好，因此采用高性能混凝土是实际工程中的首选方案。
（2），设表面涂层（具体过程不再赘述，参考钢筋混凝土桥梁的腐蚀研究和防护，作者曾志强）
mander约束混凝土本构模型
1 横向配筋的作用 混凝土结构中的配筋有两种：直接钢筋和间接钢筋。直接配筋即沿构件轴力或主应力方向设置的纵向钢筋，直接承担拉力或者压力，钢筋的应力与轴力方向一致；间接配筋又称横向配筋，沿与压应力与最大主压应力垂直的方向设置，通过约束混凝土的横向变形，提高轴向抗压承载力。 横向配筋有多种，比如螺旋（圆形）箍筋、矩形箍筋、钢管、焊接网片等。其主要作用是约束其内部混凝土的横向变形，使之处于三轴受压应力状态，从而提高了其强度和变形能力。 下面就箍筋对混凝土的约束作用做以简单分析。 箍筋的作用有许多种， ?抗剪。除了直接承受剪力外，还间接限制了斜裂缝的开展宽度，增强了腹部混凝土的骨料咬合力；还约束了纵筋对混凝土保护层的撕脱，增大了 钢筋的销栓力；同时，纵筋与腹筋形成的骨架使内部混凝土受到约束， 这也有利于抗剪； ?通过减小纵筋的自由长度，防止纵筋受力后压屈，充分发挥其抗压强度，同时也起到固定纵筋位置的作用； ?对于密排箍筋，通过约束核心区混凝土，提高了混凝土的抗压强度及延性（极限变形能力）； ?长期荷载作用下，可以承受因混凝土收缩和环境湿度变化等产生的横向应力，以防止或减少纵向裂缝； 其中，通过约束核心区混凝土，提高受压混凝土的抗压强度及延性，对于地震区的混凝土结构尤为重要。适当地增加箍筋和改进构造形式成为提高结构抗震性能的最简单、经济和有效的措施之一。 2 影响箍筋约束作用的因素 箍筋对约束混凝土的增强作用，除了受被约束混凝土自身强度的影响外，主要取决于它能够施加在核心区混凝土表面的约束力的大小。约束力越大，对混凝土的增强就越多。约束力主要受以下几个因素影响： ?体积配箍率。体积配箍率隐含反应了四个因素：箍筋强度、直径、间距及（计算配箍方向的）核心区宽度（对于螺旋或圆形配箍的圆形截面，指 核心区直径）。箍筋的强度和直径直接决定了箍筋所能提供的约束力的 大小，箍筋间距及核心区宽度则影响约束力在相邻箍筋间的分布。对于 矩形截面，通常两个方向上的尺寸和配箍形式不一样，因此提供的约束 力也不一样，所以应分别计算两个方向的配箍率。
再生混凝土的研究现状及其基本性能
再生混凝土的研究现状及其基本性能 言 随着科技的进步，社会的发展，中心城市的建筑业也在不断发展。几乎每天都有旧的建筑物要拆除，每天都有新的建筑要兴建。无论是从废旧建筑物上拆下的废弃混凝土，还是新建筑物兴建过程中所产生的废渣，都属于建筑垃圾。这些垃圾影响了城市生活环境，造成了环境污染。把它们运送到郊外进行掩埋，不仅要花费大量的运费，会给城市郊区造成二次污染。其次，堆放掩埋这些建筑垃圾又要占用大量宝贵的土地资源。将建筑垃圾（此处主要包括废弃混凝土块、碎砖块等）进行资源化利用，变的越来越重要了。 另一方面，在人类发展的过程中，随着建筑业的不断发展，建筑材料也发生着很多变化，从最早的木材、石块到现在的各种合成材料。在这些材料中，最重要且使用量最大的当数混凝土了。在现在建筑物中，几乎找不到没有使用混凝土的。目前，全世界混凝土的年产量约28亿立方米，我国的混凝土年产量约占世界总量的45%，约13~14亿立方米。混凝土原材料中其骨料占混凝土总量的75%(1)，由此可推断，其骨料的使用量有多大。总有一天地球上的骨料回消耗殆尽。为了能够解决这些问题，各国开始了再生混凝土的研究开发与应用。 二、再生混凝土的研究现状 二次世界大战之后，苏联、日本、德国等国家重建家园，就注意到了废弃混凝土的问题并开始了再生混凝土的研究开发与利用，且已召开
过三次有关废弃混凝土再生利用的专题国际会议(2)。如今，再生混凝土已经成为发达国家共同的研究课题了，有些国家还以立法的形式来保证和促进其研究的进行。随着我国政府对资源环境问题的重视，也已经开始鼓励再生混凝土的研究与开发了。 1、日本 日本是一个面积小资源少的岛国，它在建筑垃圾再生利用研究方面起步早，做的也比好的。日本政府早在1977年就制定了《再生骨料和再生混凝土使用规范》，并相继在各地建立了处理建筑垃圾的再生利用工厂(3)。日本建设省在1992年提出了控制建筑副产品排放和建筑副产品在利用技术开发的5年计划并于1996年10月制订了再生资源法旨在推动建筑副产品的再利用，为建筑垃圾的资源化利用提供法律和制度的保障(4)。日本已经对再生混凝土的吸水性、强度、配合比、干缩性、耐冻性等性质做了系统的研究。目前，日本对建筑垃圾的再生利用率已达到70%左右了。 2、美国 美国政府制定了《超级基金法》，规定：任何生产有工业废弃物的企业，必须自行妥善处理，不得擅自随意倾倒。美国不但鼓励再生混凝土的利用，而且还对再生混凝土的性能做了系统性的研究和试验。比如美国密歇根州的两条公路就是使用的再生混凝土。通过对其的研究，表明再生混凝土的干缩率要比天然骨料的混凝土要大。美国的CYCLEAN 公司采用微波技术可以100%的回收利用路面沥青混凝土，其质量与新拌沥青混凝土路面料相同，而成本降低了1/3，同时节约了垃圾清运和
ANSYS中混凝土的本构关系
一、关于模型 钢筋混凝土有限元模型根据钢筋的处理方式主要分为三种，即分离式、分布式和组合式模型。考虑钢筋和混凝土之间的粘结和滑移，则采用引入粘结单元的分离式模型；假定混凝土和钢筋粘结很好，不考虑二者之间的滑移，则三种模型都可以；分离式和分布式模型适用于二维和三维结构分析，后者对杆系结构分析比较适用。裂缝的处理方式有离散裂缝模型、分布裂缝模型和断裂力学模型，后者目前尚处研究之中，主要应用的是前两种。离散裂缝模型和分布裂缝模型各有特点，可根据不同的分析目的选择使用。随着计算速度和网格自动划分的快速实现，离散裂缝模型又有被推广使用的趋势。 就ANSYS而言，她可以考虑分离式模型(solid65+link8，认为混凝土和钢筋粘结很好，如要考虑粘结和滑移，则可引入弹簧单元进行模拟，比较困难！)，也可采用分布式模型(带筋的solid65)。而其裂缝的处理方式则为分布裂缝模型。 二、关于本构关系 混凝土的本构关系可以分为线弹性、非线性弹性、弹塑性及其它力学理论等四类，其中研究最多的是非线性弹性和弹塑性本构关系，其中不乏实用者。混凝土破坏准则从单参数到五参数模型达数十个模型，或借用古典强度理论或基于试验结果等，各个破坏准则的表达方式和繁简程度各异，适用范围和计算精度差别也比较大，给使用带来了一定的困难。 就ANSYS而言，其问题比较复杂些。 1 ANSYS混凝土的破坏准则与屈服准则是如何定义的？ 采用tb,concr,matnum则定义了W-W破坏准则(failure criterion)，而非屈服准则(yield criterion)。W-W破坏准则是用于检查混凝土开裂和压碎用的，而混凝土的塑性可以另外考虑（当然是在开裂和压碎之前）。理论上破坏准则(failure criterion)和屈服准则(yield criterion)是不同的，例如在高静水压力下会发生相当的塑性变形，表现为屈服，但没有破坏。而工程上又常将二者等同，其原因是工程结构不容许有很大的塑性变形，且混凝土等材料的屈服点不够明确，但破坏点非常明确。 定义tb,concr matnum后仅仅是定义了混凝土的破坏准则和缺省的本构关系，即W—W破坏准则、混凝土开裂和压碎前均为线性的应力应变关系，而开裂和压碎后采用其给出的本构关系。但屈服准则尚可另外定义(随材料的应力应变关系，如tb,MKIN,则定义的屈服准则是Von Mises,流动法则、硬化法则也就确定了)。 2 定义tb,concr后可否定义其它的应力应变关系 当然是可以的，并且只有在定义tb,concr后，有些问题才好解决。例如可以定义tb,miso,输入混凝土的应力应变关系曲线(多折线实现)，这样也就将屈服准则、流动法则、硬化法则等确定了。 这里可能存在一点疑问，即ANSYS中的应力应变关系是拉压相等的，而混凝土材料显然不是这样的。是的，因为混凝土受拉段非常短，认为拉压相同影响很小，且由于定义的tb,concr 中确定了开裂强度，所以尽管定义的是一条大曲线，但应用于受拉部分的很小。 三、具体的系数及公式 1 定义tb,concr时候的两个系数如何确定？ 一般的参考书中，其值建议先取为0.3~0.5(江见鲸)，原话是“在没有更仔细的数据时，不妨先取0.3~0.5进行计算”，足见此0.3~0.5值的可用程度。根据我的经验和理由，建议此值取大些，即开裂的剪力传递系数取0.5,（定要>0.2）闭合的剪力传递系数取1.0。支持此说法的还有 现行铁路桥规的抗剪计算理论，以及原公路桥规的容许应力法的抗计剪计算。
混凝土本构关系模型
一、混凝土本构关系模型 1.混凝土单轴受压应力-应变关系 （1）Saenz 等人的表达式 Saenz 等人（1964年）所提出的应力-应变关系为： ])()()( /[30 200εεεεεεεσd c b a E +++= （2）Hognestad 的表达式 Hognestad 建议模型，其上升段为二次抛物线，下降段为斜直线。所提出的应力-应变关系为： cu cu εεεσσεεσσεεεεεεεε≤≤-=≤-=--000 02,)]( 15.01[,])(2[0 00 （3）我国《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）中的混凝土受压应力-应变曲线，其表达式为： 1,)1(1 ,)1(2>+-=≤+-= x x x x y x x n nx y c n α r c x ,εε= ，r c f y ,σ= ，r c r c c r c c f E E n ,,,-=εε c α是混凝土单轴受压时的应力应变曲线在下降段的参数值，r c f ,是混凝土单轴抗压的 强度代表值，r c ,ε是与单轴抗压强度r c f ,相对应的混凝土峰值压应变。 2.混凝土单轴受拉应力-应变关系 清华大学过镇海等根据实验结果得出混凝土轴心受拉应力-应变曲线： 1 ],)1(/[)/(1 ,])(2.0)(2.1[7 .16≥+-?=≤-=t t t t t t t t t t εε εεεεεεεεεεασεεσσσ 3.混凝土线弹性应力-应变关系 张量表达式，对于未开裂混凝土，其线弹性应力应变关系可用不同材料常数表达，其中用材料弹性模量E 和泊松比v 表达的应力应变关系为： ij kk E ij E ij ij kk E ij E ij δσσεδεεσν ν νννν-=+=+-++1)21)(1(1
再生混凝土的研究现状及其基本性能论文
目录 摘要 (2) 第1章研究的目的、方法、现状 (3) 1.1 研究的目的及意义 (3) 1.2 研究的方法 (3) 1.3 研究的现状 (4) 1.3.1 国外研究现状 (4) 1.3.2 国内研究现状 (4) 第2章再生混凝土在粗、细骨料及再生墙体领域研究现状 (5) 2.1 再生混凝土及再生墙体的基本性能 (5) 2.1.1 再生混凝土的基本性能 (6) 2.1.2 再生墙体的基本性能 (7) 2.2 再生混凝土粗、细骨料研究现状 (7) 2.3 再生墙体研究现状 (8) 第3章促进废旧材料再利用健康发展的对策探索 (9) 3.1 废旧材料再利用的基本方法 (9) 3.1.1 回填掩埋法 (9) 3.1.2 加工骨料法 (10) 3.1.3 还原再利用 (10) 3.1.4 堆山造景的处理方式 (10) 3.2 废旧材料再利用在旧城改造中存在的问题 (11) 3.3 废旧材料再利用建议 (11) 3.3.1 创新废旧材料再利用管理模式 (12) 3.3.2 产学研政联动、提升废旧材料再利用技术水平 (12) 3.3.3、增强宣传教育、提高废旧材料再利用产品的社会认可度 (12) 3.3.4 推进废旧材料再利用产业化 (12) 第4章结论及展望 (13) 4.1 结论 (13) 4.2 展望 (13) 参考文献 (14) 附录A (15) 致谢 (17)
摘要 二十世纪以来,建筑业的快速增长消耗大量环境资源,与此同时爷产生大量的建筑废弃物。相比发达国家,我国建筑废弃物再利用尚处于初级阶段,目前多数建筑废弃物用于基础回填,属于低等级循环利用,其经济效益和社会效益并不令人满意。在我国践行可持续发展为主题、环境友好型社会为建设目标的现在，建筑垃圾回收利用，已变成不可逃避的课题。 本文在废旧材料回收方面的研究，首先对废旧材料再生利用的目的、再生利用发展现状进行分析，重点总结了国内外废旧材料再利用的发展趋势；其次对再生混凝土在粗骨料、细骨料以及再生墙体领域的研究现状做了详细的介绍，并对再生混凝土和再生墙体的基本性能展开阐述；最后本文总结了废旧材料再生利用的一般处理方法，通过分析废旧材料再利用在发展中存在的问题，提出了我国未来废旧材料发展的建议，希望能为我国的新型城镇化建设提供理论参考。 关键词：建筑废弃物，低级循环，可持续发展，再生利用
再生混凝土的研究现状与展望
再生混凝土的研究现状与展望 1 引言近年来,随着我国经济的快速发展,建筑行业也得到了迅猛发展。由于建筑物更新速度不断加快,使得大批废旧混凝土建筑物被拆除,产生了数量巨大的废弃混凝土,同时在新的建筑施工中,也产生大量的废弃混凝土。据综合统计[1],每生产100 m3的混凝土,将产生1~1.5 m3的废混凝土。随着我国经济建设步伐的进一步加快, 废混凝土的数量还将逐年增多。目前,我国每年产生的废弃混凝土可达1亿吨。如此大量的废混凝土不仅占用宝贵的土地,而且每年的占地和处理费用数额庞大,已经引起人们的高度重视。从环境保护和建筑业可持续发展的角度出发,对这些废弃混凝土加以高效回收利用十分必要。这也促使了世界各国加强对再生骨料和再生混凝土技术的研究,以期获得更好的经济效益和社会效益。 再生集料混凝土(Recycled Aggregate Concrete, RAC)是指将废弃混凝土破碎、加工、分级成再生集料,部分代替或全部代替天然集料配制而成的新混凝土,简称再生混凝土[2]。再生混凝土技术的开发和应用,一方面可以解决大量废弃混凝土处理困难以及由此造成的生态环境日益恶化等问题,另一方面,用建筑废物循环再生集料代替天然集料,可以减少建筑业对天然集料的消耗,从而缓解天然集料日趋匮乏的压力并降低大量开采砂石对生态环境的破坏,保护人类赖以生存的环境[3]。因此,再生混凝土是一种可持续发展的绿色混凝土,是今后混凝土的一个发展方向。
2 国内外研究状况 自“二战”后,废弃混凝土再生骨料的应用已引起许多国家的重视,前苏联、德国、日本等国就开始对废混凝土进行了处理和再生利用的研究。到目前为止,已召开了5次有关废混凝土再利用的专题国际会议,提出混凝土必须绿色化。有些国家还采用立法形式来保证废弃混凝土循环再利用技术研究和应用的发展。在1976年,RILEM设立了“混凝土的拆除与再利用技术委员会”,针对废弃混凝土的处理与循环再利用技术进行研究。再生混凝土的技术研究也得到了联合国的高度重视,1994年,联合国又增设了“可持续产品开发”工作组,作为其专门的机构。再生混凝土技术已成为世界各国共同关心的课题。我国国土面积大,资源丰富,在一定时期内混凝土原材料危机还不会十分突出,因而对再生混凝土的开发研究与国外相比起步较晚。但随着建筑行业的迅猛发展和人们环保意识的增强,建筑废物引起的生态环境问题日益受到人们的高度重视。许多专家、学者开始研究如何能够变废为宝,将大量的废混凝土制作成再生混凝土应用到实际工程中去,并对再生混凝土的开发利用进行了立项研究。 目前我国的再生混凝土研究工作基本上处于实验室阶段,没有大范围的应用,只有一些局部的试验性应用,缺乏较系统的应用研究,技术上也缺乏较完善的再生混凝土技术规程、技术标准。研究表明[5]:再生混凝土在原材料、配合比以及施工工艺等方面与普通混凝土存在较大差异,因而现行普通混凝土标准、规范已不能够适合再生混凝土。所以,在我国开展再生混凝土的系统研究具有重要的实际意义。
再生混凝土的研究现状和存在问题
再生混凝土的研究现状和存在问题 【摘要】再生混凝土是一种环保材料，对再生混凝土的研究，可以促进建筑行业的可持续发展。再生混凝土是指对废弃的混凝土进行回收再利用，是按照一定程序对废弃混凝土进行加工，并按照一定级配进行混合加工，可以将废弃混凝土当做粗骨料进行配制。本文对再生混凝土研究的意义进行了分析，还对再生混凝土的研究现状进行了介绍，指出了研究过程中存在的问题，希望可以对相关研究人员带来一定帮助。 【关键词】再生混凝土；研究；意义；现状；问题 随着现代化城市建设进程的加快，我国建筑工程的数量越来越多，城市的建筑日新月异，很多就建筑物被拆除，新型建筑不断兴起，这也使得城市的形象越来越美。在对旧建筑进行拆除的过程中，会占用土地资源，还会污染周围环境，不利于城市以及建筑行业的可持续发展，为了解决这一问题，相关人员对再生混凝土进行了研究，而且取得了一定成绩，提高了资源的利用率，实现了对废弃混凝土的再利用。 1.再生混凝土研究的意义 随着城市建筑的日新月异，建筑行业发展越来越快，建筑的种类以及功能越来越多，旧的建筑不断被拆除，新型高层建筑以及多功能建筑不断兴起，这在美化城市形象的同时也带来了较多的环境问题。为了促进建筑行业的可持续发展，必须提高资源的利用率，还要在建筑施工中加强环保意识。混凝土是建筑施工中必须用到的一类材料，建筑工程的增多，使得混凝土的需求量大大增加了，但是建筑更新比较快，在旧建筑被拆除后，大量的混凝土也面临着浪费的问题，旧建筑拆除工作会产生大量的建筑垃圾，而且会占用大面积的土地，会产生较多的污染问题。为了提高资源的利用率，必须加强对可再生资源的研究，加强对施工材料的重复利用，还要建设对自然资源的利用以及占用，这样才能促进建筑行业更加健康的发生。再生混凝土是建筑行业一项重要的研究项目，其主张对废弃的混凝土进行破碎、清洗、筛分以及加工处理，通过一定级配混合可以形成粗骨料，可以制成新的混凝土，这有效提高了混凝土的利用率，而且符合现代社会对建筑行业可持续发展的要求，有利于减少建筑施工带来的环境问题。 2.再生混凝土的研究现状 再生混凝土有着较多的特性，其与普通混凝土相比，热导率比较低，而且在应用的过程中，可以增强建筑的保温隔热效果；再生混凝土的密度也比较小，自重比较轻，在应用的工程中，可以减轻建筑自重。再生混凝土有着较强的和易性，为其坍落度比较低，施工单位想要提高其流动性，可以加入适量外加剂。我国相关机构对再生混凝土进行研究，发现再生混凝土有着较高的强度以及耐久性，适合在建筑工程中大力推广。
再生混凝土的利用现状和发展方向
再生混凝土的利用现状和发展方向 摘要: 随着我国城市化进程的加快、农村集居点建设以及今年中央一号文件关于加快水利发展的精神，基础设施建设将增速发展，社会对混凝土的需求量迅速增加。混凝土用量较大，作为混凝土重要原材料的粗细骨料出现了明显不足，将数量庞大的废弃混凝土有效处理和利用，加工成再生骨料进而配制成再生混凝土，使它成为可利用再生资源，既能减轻废弃混凝土对环境的污染，又能减小大量开采天然骨料对生态环境的影响，符合生态可持续发展的要求，具有明显的社会、经济和环境效益。 关键词: 废弃混凝土再生骨料应用和发展 目前，随着我国经济的快速发展，混凝土的需求量也在迅速增加，造成了自然资源的过度开采与消耗，同时伴随着结构的破坏，许多建筑物不可避免的要被拆除，我国也就进入了混凝土结构破坏高潮期，与混凝土粗细骨料的巨大需求量相对应是数量庞大的废旧混凝土。2006年年4月在厦门召开的“建筑垃圾综合利用与新技术推广研讨交流会”上有最新资料显示我国每年因拆出建筑产生的固体废弃物2亿吨以上，新建建筑产生的固体废弃物大约1亿吨，两项合计约3亿吨。然而，对于这些废旧混凝土的处理方法目前显然不多，传统的处理方法主要是运往郊外露天堆放或填埋。这种方法产生的巨大处理费用和由此引发的环境问题十分突出。废弃混凝土中含有大量的砂石骨料，如果能将它们合理地回收利用，生产再生混凝土用到新的建筑物上，
不仅能降低成本，节省天然资源，缓解骨料供求矛盾，还能减轻废弃混凝土对环境的污染，是可持续发展战略的一个重要组成部分。因此，如何充分、高效、经济的利用建筑垃圾，特别是废弃混凝土已经成为许多国家共同研究的一个课题。 再生骨料是将废弃混凝土经过破碎、清洗、分级和按一定比例相互配合后得到的骨料。而利用再生骨料作为部分或全部骨料配制的混凝土，称为再生骨料混凝土，简称再生混凝土。再生骨料按尺寸大小可分为再生粗骨料、再生细骨料；按来源可分为道路再生骨料、建筑再生骨料；按用途可分为混凝土再生骨料、砂浆再生骨料、砌块再生骨料。通过再生骨料混凝土技术可实现对废弃混凝土的再加工，使其恢复原有的性能，形成新的建材产品，从而既能使有限的资源得以再利用，又解决了部分环保问题。这是发展绿色混凝土，实现建筑资源环境可持续发展的主要措施之一，为将来子孙后代留下宝贵的财富。 一、我国对再生混凝土的利用现状 中国虽然在短期内混凝土的原材料危机不会突现，但是将来我国肯定也会面对原材料短缺的问题，而且我国建筑业的发展远远超过一些发达国家，同时对再生混凝土的开发研究晚于工业发达国家，因此我国政府也鼓励废弃物的研究和应用，同时国内的一些专家学者在这方面进行已加紧对再生混凝土的研究利用进行立项研究。比如江苏黄埔再生资源利用有限公司致力于发展循环经济、绿色经济、可再生资源回收、加工和再利用。对于拆除后的建筑垃圾，该公司突破了传统
废弃混凝土回收利用现状及前景展望
广东水利电力职业技术学院学报第６卷废弃混凝土回收利用现状及前景展望 钟汉华，罗岚，刘能胜，向亚卿 （湖北水利水电职业技术学院，湖北武汉４３００７０） 摘 要：混凝土作为人类最大用量的建筑材料，其理论与技术已日趋成熟。然而大量混凝土被应用的同时对人居环境和生态系统带来了负面影响，城市拆迁及工程改造也废弃了大量的混凝土，废弃混凝土的处理浪费了大量的土地资源，污染了环境。而针对这一弊端应运而生的再生混凝土目前被广泛用于地基加固、道路工程之中，对此论述废弃混凝土再利用的现状及其存在的一些问题。关键词：再生混凝土；回收；现状；问题中图分类号：Ｘ７９９．１／ＴＵ５２８．０９ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７２－２８４１（２００８）０１－００６６－０３ 广东水利电力职业技术学院学报 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＧｕａｎｇｄｏｎｇＴｅｃｈｎｉｃａｌＣｏｌｌｅｇｅｏｆＷａｔｅｒＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＥｌｅｃｔｒｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｖｏｌ．６Ｎｏ．１Ｍａｒ．２００８ 第６卷第１期２００８年３月 前言 目前，我国经济飞速发展，城市公用与民用建筑、市政设施正大量进行更新、改造。在建设过程中，大量旧建筑物被拆除，从而产生大量的建筑垃圾（主要包括废弃混凝土块、碎砖块等），目前我国建筑垃圾数量已占到城市垃圾总量的３０～４０％。根据有关资料，经过对砖混结构、全现浇结构和框架结构等建筑施工材料损耗的粗略估计，每万ｍ２建筑的施工过程中，仅建筑废渣就会产生５００～６００ｔ。据此测算，我国每年仅施工建设所产生和排出的建筑废渣就有４０００万ｔ。这些垃圾影响了城市生活环境，造成了环境污染。把它们运送到郊外进行掩埋，碱性的废渣会令大片土壤“失活”。此举不仅要花费大量的运费，而且会给城市郊区造成二次污染。其次，堆放掩埋这些建筑垃圾又要占用大量宝贵的土地资源。 全世界每年约使用２８亿ｍ３混凝土，而我国混凝土年 产量就占了世界总量的约４５％（约１３亿ｍ３ ）。为此据统计 我国一年就要开采５０亿ｔ粘土、石灰石等原材料用于生产水泥和混凝土，且烧制１ｔ水泥熟料还需燃烧标准煤１７８ｋｇ左右，如此消耗了大量的自然资源和能源。 随着城市的不断发展，一方面建筑垃圾所带来的环境问题越来越严重，另一方面不断使用混凝土原材料———粘土、石料、砂、煤炭等耗用了大量的矿产资源从而影响了环境。因此废旧混凝土的回收利用，是节约能源与资源、保护人类生存环境、走可持续发展道路的重要课题，应引起高度重视。 １再生混凝土的利用现状 旧建筑物或结构物解体的混凝土经破碎分级成为粗细 骨料（再生骨料），用以代替混凝土中部分砂石配制成的混凝土，称作再生骨料混凝土，亦称作再生混凝土。 从再生混凝土的抗压强度上看，它完全可以满足工程建设的要求。再生混凝土目前广泛应用于道路建设中的路基、路面、路面砖和马牙砖等工程，在建筑工程中主要用于基础垫层、底板、台子、填充墙和非结构构件等抗压强度要求不是很高的部位。由于对再生混凝土的耐久性目前尚无突破性研究，因此它还没有被用于房屋结构中柱、梁、板等重要部位或构件。 二次世界大战后，苏联、日本、德国等国重建家园时就注意到了废弃混凝土的问题并开始了再生混凝土的研究开发与利用。再生混凝土已成为发达国家共同研究的课题，有些国家还以立法的形式来保证和促进其研究的进行。随着我国政府对资源环境问题的重视，我国也已开始鼓励再生混凝土的研究与开发。 发达国家普遍采用立法形式以保障对废弃混凝土的再生利用，国际上已召开三次有关废弃混凝土再生利用的专题会议。欧洲一些国家在再生骨料应用方面开展的研究较早且制定了相应的“应用指南”，并修筑了一些工程。美国伊利诺伊州建筑材料回收委员会的ＷｉｌｌｉａｍＴｕｒｌｅｙ在报告中指出，每年有１×１０８ｔ废弃混凝土以再生骨料的形式被循环利用，占全部骨料总量的５％（美国每年骨料总用量超过２０×１０８ｔ）。再生骨料中约６８％用于道路基层和基础，６％用于拌制新混凝土，９％用于拌制沥青混凝土，３％用于边坡防护，７％用于一般回填，其他应用为７％。日本在建筑垃圾再生利用研究方面起步早，做得也比较好。早在１９７７年日本政府就制定了《再生骨料和再生混凝土使用规范》，并相继在各地建立了处理建筑垃圾的再生利用工厂。目前，日本对建筑垃圾的再生利用率已达到７０％左右。 我国已经开始了建筑垃圾资源化利用的研究。虽然我 收稿日期：２００７－０９－２０ 作者简介：钟汉华，副教授，高级工程师，主要从事水利水电工程施工方面的教学与研究工作。 ６６
我国混凝土损伤本构关系的研究现状
我国混凝土损伤本构关系的研究现状 摘要：从弹性与塑性损伤、各向同性与各向异性损伤、静力与动力损伤、宏观唯象以及细观和微观损伤、局部化与非局部化损伤这5个不同侧重点考虑，归纳介绍了近几年来我国学者在混凝土损伤类本构关系领域研究的进展，并提出了自己的意见，对其发展方向进行了展望。 关键词：混凝土；损伤；本构关系；研究现状 引言 混凝土是现代建筑结构中运用最广泛的材料，它的破坏是由于材料内分布的微孔洞、微裂纹在荷载的作用下不断成核、扩展、贯通形成宏观裂纹，造成承载力下降导致的。要分析混凝土结构的受力特性，确保结构的可靠性，需要研究其微损伤的演化规律。 自1976年Dougill最早将损伤力学用于研究混凝土的受力性能以来，各种混凝土本构关系应运而生，不断发展。从最初的单轴受拉各向同性弹性损伤模型，到现在针对具体情况有侧重点的建立起得的各种不同的损伤模型。 本文从弹性与塑性损伤、各向同性与各向异性损伤、静力与动力损伤、宏观唯象以及细观和微观损伤、局部化与非局部化损伤这5个不同侧重点考虑，介绍了近几年来我国学者在混凝土损伤类本构关系领域研究的进展，并对其发展进行了展望。 1弹性与弹塑性损伤模型 混凝土是一种多相复杂的准脆性材料，在单轴或多轴压缩荷载作用下，混凝土表现出一定的塑性。混凝土损伤模型按照是否与塑性理论结合，可分为弹性损伤模型与弹塑性损伤模型。两者的区别主要在于，弹性损伤模型只考虑损伤对刚度的影响，弹塑性损伤模型考虑卸载时不可恢复的变形，卸载弹模不同，见图1。 图1循环加卸载实验的混凝土应力-应变曲线 相比而言，弹塑性模型能够更为准确的描述混凝土的损伤演化特性，因而更加受到学者们的关注，近年来有很大的发展。但由于弹塑性模型需要求解损伤与塑性耦合的复杂过程，计算复杂，参数众多，弹性损伤模型便于实际工程应用。 1.1弹性损伤模型 在损伤力学理论早期的发展过程中建立了一些经典的混凝土损伤模型，这些模型是在对金属损伤研究的基础上考虑混凝土类材料的特性发展而来的。Loland和Mazars的损伤模型都是参照实验得出的拉伸应力应变曲线，将曲线以应力峰值划为两端，分别用函数模拟。假设材料为各向同性弹性体，损伤也是各向同性，Loland假定应力峰值以前有效应力与应变关系，而峰值后有效应力为一常数。Mazars根据Terrien的混凝土单轴拉伸试验曲线，假定峰值应力前，应力应变曲线为直线，峰值应力后为下降段曲线。Sidoroff等人提出能量等价原理，并提出了损伤面的概念，损伤是在损伤阈值面上发生。Krajcinovic以Helmholtz自由能理论为基础，参照塑性力学方法引入了损伤面的概念，假设损伤演变速度的方向垂直于损伤面，导出了损伤本构方程及损伤演化方程[1]。 以上经典的弹性损伤模型均是在单调加载的情况下建立的，也未考虑混凝土的非线性。 李正在文献[2]中指出混凝土作为一种准脆性材料，混凝土的塑性变形主要发生在受压损伤较大情况下，而受拉损伤情况下，卸载后塑性应变很小，接近脆性。在地震作用下，混凝土结构主要发生受拉损伤，受压损伤程度较小。因此，弹性损伤模型对于一般精度要求的地震损伤分析也是具有适用性的。并对Faria和Oliver 等人所提出的混凝土损
FRP约束混凝土本构关系及FRP加固混凝土梁断裂过程分析
FRP约束混凝土本构关系及FRP加固混凝土梁断裂过程分析在钢筋混凝土结构的服役过程中,由于年限、周围环境影响等原因,其结构性能出现退化。主要的表现有承载能力与刚度的降低、延性降低。 另外一方面,随着对结构安全等级认识的提高,一些按照原有规范设计的结构物已经不能适应新规范的要求。此外,结构使用用途的改变也有可能造成既有结构不能满足使用要求。 这些问题导致结构需要进行拆除重建或者加固改造。由于纤维增强复合材料具有轻质高强、耐腐蚀等优点,近年来大量应用于加固工程结构的各种构件尤其是梁、柱。 各国研究人员对FRP加固结构的性能进行了大量的实验与理论研究,取得诸多成果。本文在前人研究的基础上,重点对FRP约束混凝土的本构关系以及FRP 加固混凝土梁的断裂及FRP混凝土界面剥离过程进行了分析。 得到了以下结果：(1)修正了Lam和Teng基于设计的应力-应变关系。首先通过Jefferson的混凝土破坏面方程推导了FRP约束混凝土的强度预测模型。 该模型直接仅需混凝土单轴抗压强度以及FRP拉断应变；推导了基于损伤的应变公式。在强度与应变预测模型的基础上,提出了修正的Lam和Teng应力-应变模型。 与搜集的试验数据比较表明,对于强度模型,本文模型与Rousakis和Karabinis模型、Wu和Zhou模型与试验数据吻合最好；对于应变模型,本文模型、Wu等模型与Teng等模型与试验数据吻合最好。进一步比较表明,本文提出的修正的Lam和Teng模型能够很好地表达结构的整体行为。 本模型可用于实际构件截面的应力分析。(2)在Suzuki等以及Teng等工作
的基础上,基于受压断裂能的概念,提出了一种确定基于分析FRP约束混凝土应 力-应变关系的数值方法。 与试验结果比较表明,该方法与试验结果整体吻合良好。另外,分别对强约束小破坏应变、弱约束小破坏应变、弱约束大破坏应变三种情况研究了试件长度对FRP约束混凝土应力-应变关系的影响。 分析结果表明,对于强约束类型FRP约束混凝土,其应力-应变关系不需要考虑试件长度的影响；对于弱约束类型FRP约束混凝土,其应力-应变关系必须考虑试件长度的影响。(3)提出了一种断裂力学方法来模拟FRP加固梁的断裂与FRP-混凝土界面剥离过程。 该方法采用虚拟裂缝模型模拟混凝土的断裂过程,采用粘聚区模型模拟FRP 混凝土界面的剥离,采用应力强度因子叠加原理与权函数方法建立了整体控制方程与裂缝口张开位移协调方程。通过本课题组的试验数据验证了本方法的有效性。 另外,还对影响梁承载能力的各个因素进行了详细的研究。研究结果表明, 初始缝高比、梁高、混凝土强度等级对FRP加固混凝土梁的第一峰值荷载影响较大,FRP的厚度与高度对FRP加固混凝土梁的第二峰值荷载影响较大。 研究还表明,相对于FRP厚度,FRP的宽度对FRP加固混凝土的承载能力影响更大。
浅谈混凝土的本构关系
浅谈混凝土的本构关系 Y 摘要：混凝土是一种广泛应用的材料，其力学特性的研究对充分发挥材料强度、提高设计水平、降低工程造价具有十分重要的意义。本文简要回顾了混凝土本构关系的发展，系统的介绍了混凝土本构关系理论模型的研究现状，总结了在特定环境下混凝土本构关系的新成果，并对目前混凝土本构关系研究中存在的问题进行了阐述，最后对混凝土本构关系的发展进行了展望。 关键词：混凝土；本构关系；新成果；问题；展望 混凝土因其所具有的许多优点（如可根据不同要求配制各种不同性质的混凝土、可模性好、硬化后具有抗压强度高和耐久性良好等特性，与钢筋之间有比较牢固的粘结力、能制作钢筋混凝土结构和构件，其组成材料中砂、石等地方材料占80%以上，符合就地取材和经济的原则等）已成为现今土木工程中应用最广泛的建筑材料之一。混凝土是由胶凝材料（水泥等）、骨料（砂、石等）和水以及其它组分（外加剂、掺合料等）按适当的比例配合，拌制成混合物，经过一定时间硬化而成的，因此混凝土的综合力学和物理性质既取决于其各组分的性质、配合比以及各相之间力学、物理或化学的相互制约机理等要素又与制作工艺（搅拌、成型、养护等）和周围环境等均有关系。就力学特性而言混凝土材料与相对比较均匀的金属材料相比要复杂得多。在传统的混凝土结构分析中，由于受到计算能力的限制，以及对材料本身性能了解不足，对构件与结构分析一般在线弹性范围内进行，而早期的混凝土构件与结构相对比较简单，因此这种分析方法在当时起到了一定的作用。但是随着混凝土在复杂结构中的广泛应用，需要对结构进行比较精确的分析。这时简单但比较粗糙的线弹性本构模型的局限性显露了出来。电子计算机的飞速发展与计算理论的发展不仅使复杂的空间形式所带来的计算困难得到解决，也使得尽管复杂但精确的本构模型的应用成为可能。因此，本文对混凝土本构关系的发展进行了简要回顾，综述了本构关系研究现状以及新成果，提出了目前尚需解决的主要问题和今后发展方向。 1 混凝土本构研究的历史 真正现代意义上的混凝土本构关系研究可以说是1943年Whitney所进行的混凝土受压全过程的实验研究,他利用刚性实验机得到了混凝土极限强度后的软化阶段,从而认识到混凝土的软化后强度特性。20世纪50年代随着连续介质力学及不可逆热力学的发展,系统的材料本构理论研究兴起,由此产生了混凝土的经典塑性模型、非线性弹性模型、非经典塑性模型和损伤本构模型等众多研究成果。 至今,实际工程中应用最广泛的还是源自实验、计算精度有保证、形式简明和使用方便的非线弹
国内外再生混凝土的研究现状
国内外再生混凝土的研究现状 【摘要】我国国土面积大，资源丰富，在短期内混凝土的原材料危机还不会十分突出，因而对再生混凝土的开发研究要晚于工业发达国家。然而随着人们环保意识的增强，建筑废物引起的环境问题日益受到人们的重视。近几年我国政府制定了中长期科教兴国和社会可持续发展战略，鼓励开展废弃物再利用的研究和应用，并已对再生混凝土的开发利用进行立项研究。 【关键词】再生混凝土；再生骨料；废弃混凝土 1.国外再生混凝土的研究与应用现状 第二次世界大战以后，为减少建筑垃圾处理费用，有效利用建筑垃圾，美国、日本、荷兰等一些国家就开始了对废弃混凝土的处理和再生利用研究。 对于建筑垃圾的处理，发达国家大多实行的是“建筑垃圾源头消减策略”，即：在建筑垃圾形成之前，就通过有效的控制管理将其减量化；对于已产生的建筑垃圾采取破碎、掩埋等措施，使其具有再生资源的功能[1]。 1.1美国 美国运用再生骨料的现象非常普遍，美国政府制定的《超级基金法》给再生混凝土的发展提供可靠的法律保障。现在已经有超过20个州在公路建设中采用再生集料，26个州允许将再生集料作为基层材料，4个州允许将再生集料作为底层材料，将再生集料应用于基层和底基层的28个州级机构中，有25个州制定了关于再生集料的规定。 密歇根州交通厅在20世纪80年代初利用再生骨料重建了几条州际高速公路。堪萨斯州交通厅的研究认为：从技术层面讲将废弃混凝土再生作为骨料用于新建水泥路面面层或基层是可行的。 佛罗里达州交通厅的研究认为：再生骨料也具有较为优良的性能，并且能满足大多数道路机构对混凝土骨料的规范要求，因此对再生骨料进行研究利用是有价值的。 俄亥俄州交通厅得出以下结论：将再生骨料应用于新浇筑的混凝土中是可行的；再生骨料吸水率很高，施工中应加大用水量，并且在施工前应测定再生混凝土混合物的初凝时间、塌落度等基本参数。 1.2德国 德国的每个地区都有大型的建筑废物再生加工厂，在柏林就有20多个。德国的再生混凝土主要应用在在公路路面。德国钢筋混凝土委员会1998年8月提出了“在混凝土中采用再生集料的应用指南”，要求采用再生集料配置的混凝土必须完全符合普通混凝土的国家标准[2]。 1.3日本 由于日本国土面积小资源相对匮乏，因而将建筑废物视为“建筑副产品”，十分重视废混凝土的再生利用。早在1977年日本政府就制定了《再生集料和再生混凝土使用规范》，并相继在各地建立了再生加工厂，其效率可以达到每小时加工生产100t。1991年日本政府又制定了《资源重新利用促进法》，该规范规定建筑施工工程产生的渣土、混凝土块、沥青混凝土块、金属等建筑垃圾，必须送往“再生资源化设施”进行处理。 1996年10月为了推动建筑副产品再生利用，日本政府制定了《再生资源法》，为废弃混凝土等建筑副产品的再生利用提供法律和制度保障。1995年日本全国
简析混凝土本构关系模型
文章编号:1001-7445(2002)增-0170-03 简析混凝土本构关系模型 熊 猛1,李 岗2(1.广西大学土木建筑工程学院,广西南宁530004;2.广西中鼎物业有限公司,广西南宁530001) 摘要:建筑工程中最常用的材料是混凝土,本文对其本构关系模型的研究现状作了简要的介绍和评述,并对其今后的发展趋势阐述了一些自己的看法. 关键词:混凝土;本构关系;本构模型 中图分类号:T U 371 文献标识码:A 混凝土是土木工程结构中应用极为广泛的材料,其最本质的特点是材料组成的不均匀性,并且存在初始微裂缝.从混凝土受单轴压力时的应力应变关系来看,混凝土卸载时有残余变形,不符合弹性关系;如果对其应用弹塑性本构关系,又很难精确定义屈服条件.此外,混凝土在到达应力顶峰后,其 关系曲线有一下降段,即存在应变软化现象,所有这些都给建立混凝土的本构关系带来困难.多年以来,众多学者进行了大量的试验和理论研究,提出了各种各样的混凝土本构模型.迄今为止,所提出的本构模型大致可分以下几种类型[1] :1)线弹性类本构模型;2)塑性理论类本构模型;3)其它力学理论类本构模型;4)非线弹性类本构模型.1 混凝土本构模型1.1 线弹性类本构模型 线弹性类本构模型是以弹性力学为基础的模型,当混凝土无裂缝时,将混凝土看成线弹性匀质材料而采用线弹性本构模型.虽然混凝土的变形特性是非线性的,但在一些特定的情况下(比如描述混凝土受拉时的工作性能),采用线弹性类本构模型进行分析还是有足够的精度的.其线弹性本构关系可用广义虎克定律来表示: ij =C ijkl kl .(1) 式中,C ijkl 为材料弹性常数,为四阶张量,共有81个常数. 按照材料假设的不同,又可分为各向异性本构模型,正交各向异性本构模型,各向同性本构模型等,其中C ij kl 根据材料的不同而变换. 1.2 塑性理论类本构模型 塑性理论类本构模型是以塑性流动理论为基础,考虑混凝土加载路径和混凝土的硬化而导出的本构模型,在混凝土的应力——应变全曲线中,有上升段和下降段.自从Drucker 公设和 'y ushin 公设出现之后,经典塑性力学得到飞速发展,混凝土塑性力学模型也是基于这些公设建立的.以塑性理论为基础的混凝土本构模型,在对其加载面,包括初始屈服面,后续加载面和破坏包络面等特征面的研究中,这些特征面若以应力空间来表示时,当应力达到屈服后,材料发生应力松弛;若以应变空间表示时,当应变达到松弛面后,材料发生应力松弛.基于应力状态屈服面或破坏包络面的塑性理论类型的本构模型有弹第27卷增刊 2002年6月广西大学学报(自然科学版)Jour nal of G uangx i U niv er sity (N at Sci Ed)V o l.27,Sup. June,2002 收稿日期:20020420;修订日期:20020528 作者简介:熊 猛(1978广西大学硕士研究生.
再生混凝土利用现状
再生混凝土利用现状 再生混凝土利用现状随着城市化进程的加快，社会对混凝土的需求量迅速增加。作为混凝土重要原材料的粗细骨料出现了明显不足，因此将数量庞大的废旧混凝土进行合理的回收利用，这样既解决了天然原生粗细骨料缺少的问题，又节省了废旧混凝土处理费用，并有利于环境保护，对获得良好的社会经济效益起到了不可低估的作用。 进入21世纪以来，随着城市化进程的不断加快，作为城市化最主要的物质基础——混凝土的需求量也在迅速增加。目前，全世界混凝土的年生产量约28×108m3，中国混凝土的年产量占世界总量的45% ，已达13×108～14×108m3。在这些混凝土原材料中，粗细骨料约占混凝土总量的四分之三。据此推算：全世界每年需要粗细骨料约21×108m3，而我国建筑行业正在蓬勃地发展，对于粗细骨料的需求量很大，我国对粗细骨料的需求约占全世界需求量的一半，而且随着发展，将来还将越来越多。对于这么大的消耗量，这个地球的天然原生粗细骨料将殆尽，因此从资源合理开发使用及可持续发展的角度，寻求原生集料的替代品非常重要。与混凝土粗细骨料的巨大需求量相对应是数量庞大的废旧混凝土。世界上每年拆除的废旧混凝土、新建建筑产生的废弃混凝土以及混凝土工厂、预制构件厂的废旧混凝土的数量是惊人的。2006年年4月在厦门召开的“建筑垃圾综合利用与新技术推广研讨交流会”上有最新资料显示我国每年因拆出建筑产生的固体废弃物2亿吨以上，新建建筑产生的固体废弃物大约1亿吨，两项合计约3亿吨。然而，对于这些废旧混凝土的处理方法目前显然不多，传统的处理方法主要是运往郊外露天堆放或填埋。这种方法产生的巨大处理费用和由此引发的环境问题十分突出。废弃混凝土中含有大量的砂石骨料，如果能将它们合理地回收利用，生产再生混凝土用到新的建筑物上，不仅能降低成本，节省天然资源，缓解骨料供求矛盾，还能减轻废弃混凝土对环境的污染，是可持续发展战略的一个重要组成部分。因此，如何充分、高效、经济的利用建筑垃圾，特别是废弃混凝土已经成为许多国家共同研究的一个课题。再生骨料是将废弃混凝土经过破碎、清洗、分级和按一定比例相互配合后得到的骨料。而利用再生骨料作为部分或全部骨料配制的混凝土，称为再生骨料混凝土，简称再生混凝土。再生骨料按
浅谈混凝土的本构关系
浅谈混凝土的本构关系 Y 摘 要：混凝土是一种广泛应用的材料，其力学特性的研究对充分发挥材料强度、提高设计水平、降低工程造价具有十分重要的意义。本文简要回顾了混凝土本构关系的发展，系统的介绍了混凝土本构关系理论模型的研究现状，总结了在特定环境下混凝土本构关系的新成果，并对目前混凝土本构关系研究中存在的问题进行了阐述，最后对混凝土本构关系的发展进行了展望。 关键词：混凝土；本构关系；新成果；问题；展望 混凝土因其所具有的许多优点（如可根据不同要求配制各种不同性质的混凝土、可模性好、硬化后具有抗压强度高和耐久性良好等特性，与钢筋之间有比较牢固的粘结力、能制作钢筋混凝土结构和构件，其组成材料中砂、石等地方材料占80%以上，符合就地取材和经济的原则等）已成为现今土木工程中应用最广泛的建筑材料之一。混凝土是由胶凝材料（水泥等）、骨料（砂、石等）和水以及其它组分（外加剂、掺合料等）按适当的比例配合，拌制成混合物，经过一定时间硬化而成的，因此混凝土的综合力学和物理性质既取决于其各组分的性质、配合比以及各相之间力学、物理或化学的相互制约机理等要素又与制作工艺（搅拌、成型、养护等）和周围环境等均有关系。就力学特性而言混凝土材料与相对比较均匀的金属材料相比要复杂得多。在传统的混凝土结构分析中，由于受到计算能力的限制，以及对材料本身性能了解不足，对构件与结构分析一般在线弹性范围内进行，而早期的混凝土构件与结构相对比较简单，因此这种分析方法在当时起到了一定的作用。但是随着混凝土在复杂结构中的广泛应用，需要对结构进行比较精确的分析。这时简单但比较粗糙的线弹性本构模型的局限性显露了出来。电子计算机的飞速发展与计算理论的发展不仅使复杂的空间形式所带来的计算困难得到解决，也使得尽管复杂但精确的本构模型的应用成为可能。因此，本文对混凝土本构关系的发展进行了简要回顾，综述了本构关系研究现状以及新成果，提出了目前尚需解决的主要问题和今后发展方向。 1 混凝土本构研究的历史 真正现代意义上的混凝土本构关系研究可以说是1943年Whitney 所进行的混凝土受压全过程的实验研究,他利用刚性实验机得到了混凝土极限强度后的软化阶段,从而认识到混凝土的软化后强度特性。20世纪50年代随着连续介质力学及不可逆热力学的发展,系统的材料本构理论研究兴起,由此产生了混凝土的经典塑性模型、非线性弹性模型、非经典塑性模型和损伤本构模型等众多研究成果。 至今,实际工程中应用最广泛的还是源自实验、计算精度有保证、形式简明和使用方便的非线弹性类本构模型。 2 现有混凝土本构关系模型 2.1 线弹性类本构模型 线弹性类本构模型是以弹性力学为基础的模型,当混凝土无裂缝时，将混凝土看成线弹性匀质材料而采用线弹性本构模型.虽然混凝土的变形特性是非线性的,但在一些特定的情况下(比如描述混凝土受拉时的工作性能),采用线弹性类本构模型进行分析还是有足够的精度的.其线弹性本构关系可用广义虎克定律来表示: kl ijkl ij C ∈=σ 式中，ijkl C 为材料弹性常数，为四阶张量，共有81个常数。 按照材料假设的不同，又可分为各向异性本构模型，正交各向异性本构模型，各向同性本构模