再生混凝土動態直接拉伸的試驗研究

滕　驍， 盧玉斌， 陳　興， 于水生， 姜錫權

(1. 西南科技大學 制造過程測試技術教育部重點實驗室，四川 綿陽　621010；2. 東北大學 資源與土木工程學院，沈陽　110819； 3. 解放軍陸軍軍官學院,四系 合肥　230031)

再生混凝土動態直接拉伸的試驗研究

滕驍1， 盧玉斌1， 陳興1， 于水生2， 姜錫權3

(1. 西南科技大學 制造過程測試技術教育部重點實驗室，四川 綿陽621010；2. 東北大學 資源與土木工程學院，沈陽110819； 3. 解放軍陸軍軍官學院,四系 合肥230031)

摘要：利用大直徑(75 mm)分離式霍普金森拉桿(SHTB)，對再生粗骨料取代率分別為0%、25%、50%、75%和100%的5組圓柱體再生混凝土試樣進行應變率范圍為100～102 s-1的動態直接拉伸實驗，研究再生混凝土的動態直接拉伸力學性能及其破壞形態。試驗結果表明，再生混凝土的抗拉強度隨平均應變率的增加而增大，而再生混凝土的破壞形態與平均應變率有關，這表明再生混凝土具有明顯的率敏感性。在相同水灰比下，再生混凝土準靜態拉伸強度比普通混凝土低1.3%～15.9%，動態拉伸強度比普通混凝土低1.7%～29%，此研究為再生混凝土的工程應用提供一定的理論依據。

關鍵詞：再生混凝土；再生粗骨料；取代率；動態直接拉伸；SHTB

廢棄混凝土塊經過破碎、清洗、分級后，與天然骨料按一定的比例混合形成再生粗骨料，部分或全部代替天然骨料配制而成的混凝土稱為再生骨料混凝土(Recycled Aggregate Concrete, RAC)，簡稱再生混凝土[1]。再生混凝土技術能夠從根本上解決廢棄混凝土的出路問題，對于保護環境、節約資源、發展生態建筑等具有重要意義，是發展綠色混凝土的主要手段之一[2]。針對再生混凝土的物理力學以及耐久性等性能，國內外學者開展了大量研究，研究結果表明再生混凝土技術可以應用于實際工程中。

混凝土的拉壓強度存在嚴重不對稱性，其靜態拉伸強度σts比壓縮強度σcs低大約一個量級，兩者關系一般為σts/σcs=0.07～0.11[3]。工程上，混凝土結構主要承受壓縮載荷。但在爆炸沖擊載荷下，應力波的作用使得混凝土材料的拉伸失效上升為主要矛盾[4]。但是現今對于混凝土的拉伸性能研究較少，而對其動態直接拉伸的實驗研究則更少。因為動態直接拉伸試驗在拉伸加載控制和試樣連接等方面的特殊困難，目前對混凝土動態拉伸行為的實驗研究主要集中在利用霍普金森壓桿開展巴西圓盤劈裂試驗[5]和層裂試驗[6]，只有極少學者開始做動態直接拉伸試驗[7-8]。幾十年來，眾多研究者利用巴西試驗研究混凝土等脆性材料的抗拉性能，但巴西試驗是一種間接拉伸試驗。它的優點是操作簡便，其缺點是拉應力場不均勻，且由于試件尺寸因素，在動態情況下沿加載方向的應力也不易均勻。層裂試驗相對也比較簡單，該試驗中材料所經歷的應力歷史與某些實際情況下材料所經歷的應力歷史相吻合。但是試件制作難度增加。存在波在試件中的彌散及其它因素導致的衰減問題和試件中的波的識別和分離等問題。嚴格意義上講，層裂試驗所獲得的拉伸強度不是原始材料的拉伸強度。當需要研究原始材料的動態拉伸強度時，層裂試驗就顯得不足。

本文利用75 mm直徑的霍普金森拉桿對再生混凝土進行軸向動態直接拉伸試驗，研究再生混凝土的動態拉伸力學性能和斷面破壞情況，討論再生粗骨料取代率對再生混凝土拉伸強度的影響，積累再生混凝土動態拉伸性能的數據，并為再生混凝土的工程應用提供參考。

1試驗方案

1.1試件制備

再生混凝土實驗所用的材料為：① 再生粗骨料采用綿陽市某道路改造拆除的廢棄混凝土，該混凝土設計強度不詳，廢棄混凝土經顎式破碎機破碎后，篩分、清洗成粒徑為10～20 mm的再生骨料；② 天然粗骨料為粒徑為10～20 mm的天然卵石；③ 水泥為42.5#普通硅酸鹽水泥；④ 細骨料為細度模數2.28的連續級配天然河砂；⑤ 水為綿陽市自來水。

混凝土的配合比往往直接地影響混凝土的力學性能。為了保證再生混凝土澆注時的工作流動性和養護成型后的強度，此次再生混凝土試驗設計的水灰比(水與水泥的比例)為0.477，各材料配合比為水泥：水：細骨料：粗骨料=l∶0.477∶1.465∶3.418，其中粗骨料由天然粗骨料和再生粗骨料組成。根據取代率的不同，將試樣分為5種類型，如表1所列。類型PC-0為普通混凝土試件，類型RC-25、RC-50、RC-75、RC-100分別為再生粗骨料取代率為25%、50%、75%和100%的再生混凝土試件[9]。本次試驗的試件為圓柱形，試件尺寸分為兩種規格，準靜態拉伸試驗的試件尺寸為Φ100 mm×200 mm，動態拉伸試驗的試件尺寸為Φ75 mm×37 mm。試樣24 h后脫模，然后放入混凝土養護箱(溫度20±2℃，濕度≥95%)養護28天，試驗時混凝土的齡期為( 300±5) d。

表1　再生混凝土試驗配合比設計表

1.2試驗方法

動態直接拉伸試驗利用陸軍軍官學院先進材料動力學實驗室的分離式霍普金森拉桿完成，實體如圖1(a)所示(原圖摘自文獻[10])。整個裝置由發射系統、入射桿、透射桿、吸收桿、管狀子彈、以及數據采集系統組成(如圖1(b)所示)，桿系直徑為75 mm，入射桿、透射桿和吸收桿桿長分別是6 000 mm、3 500 mm和3 000 mm[9]。桿系材料為45鋼，密度為7 800 kg/m3，楊氏模量為210 GPa。入射桿和透射桿上應變片的貼片位置分別距離試件端面為2.4 m和1 m，整個實驗中位置無變化。應變片均采用電阻120 Ω，靈敏度系數為110的半導體應變片。

(a)　Φ75 mmSHTB裝置實體圖

(b)　Φ75 mmSHTB裝置原理圖圖1　分離式霍普金森拉桿裝置圖Fig.1 Diagram of SHTB apparatus

一直以來，試件的連接方式是SHTB試驗中的難點。本文試樣采用端面粘接的連接方式，并先后使用兩種膠水在26 ℃溫度下進行試驗。一是采用文獻[9]中的方法，利用環氧樹脂膠作為粘接劑粘接端面，并在粘結面附近的圓周上加粘數層網狀鋼纖維，室溫放置24 h后進行試驗工作，試驗效果如圖2(a)所示；二是不需加粘鋼纖維，直接利用某廠生產的新一代高強度快速膠粘劑粘接端面，室溫放置20 min后進行實驗工作，試驗效果如圖2(b)所示。兩種粘接方式均能保證采集到良好的試驗數據。對比發現，方法二更加簡便，效率更高。

準靜態拉伸試驗則在西南科技大學制造過程測試技術教育部重點實驗室的WDW-100型雙立柱微機控制電子萬能試驗機上完成，如圖3所示。

圖2　試件拉伸效果對比圖Fig.2 Comparison of specimen bonding effect

圖3　準靜態拉伸試驗Fig.3 Quasi-static tensile test

1.3桿中應變測試

電壓-應變的轉換系數由靜標測得，即在惠斯通電橋橋臂上并聯大阻值電阻RB模擬應變片中應變的改變。本次試驗采用1/4全等臂(每一橋臂上電阻值均為R)橋路，當任意一橋臂并聯電阻時，電阻值發生改變，改變大小ΔR為：

(1)

而電阻值的變化與應變成線性關系：

(2)

式中，K為應變片的靈敏度系數，ε為應變值。同時，電阻的改變以電壓形式反映在示波器中，產生一個幅值為U0的輸出電壓。由式(1)～(2)即可求得電壓-應變的轉換系數η：

(3)

1.4數據處理

首先確定入射信號起跳點(即入射波頭)Ti。動態直接拉伸試驗中試件長度為37 mm，依照霍普金森桿實驗中的基本假設，可以假定試件是沒有長度的界面，因而忽略波在試件中傳播的時間。然后由式(4)～(5)便可確定反射和透射信號的起跳時間：

(4)

(5)

式中，Tr和Tt分別為反射波和透射波的起跳點，L0、L1分別是兩桿應變片到桿端的距離，C0是桿中的彈性波速。

分別確定三波的波頭和波尾，并通過電壓-應變轉換系數求得入射桿和透射桿中應變片記錄下的入射應變、反射應變和透射應變。然后進一步采用三波法公式計算試件中的應力、應變和應變率。正如文獻[11]所述，三波法處理公式具有最高的可信度，且能最大程度地避免數據處理過程中的人為因素，對硬脆材料必需采用三波法才能給出足夠準確的結果。而在SHPB數據處理中廣泛應用的經典二波法并不是最優方法。三波法處理公式如式(6)～(8)所示：

(6)

(7)

(8)

1.5應力平衡驗證

為了保證在試件中盡可能早地達到應力均勻、消除由于波幅而引起的振蕩，通過多組實驗，最后采用了規格為Φ20 mm×1.5 mm的軟橡膠(自行車內胎)作為波形整形器，以加大入射波的升時。根據發射子彈三種氣壓由低到高的順序，分別使用整形器數量為3、4、5個，并均勻粘貼于法蘭盤端面，如圖4所示。

但是，由于再生混凝土是非均質復合材料，又是破壞應變極小(小于5%)的脆性材料，應力均勻假定仍然較難滿足。加之試驗裝置是75 mm的大直徑桿，其本身也難以滿足一維應力波假定，所以本次試驗數據的有效性需要驗證。

圖4　波形整形器Fig.4 Pulse shapers

自周風華等[12]給出試件內部應力的相對不均勻度的判斷依據以來，Lu等[13]提出了類似的應力均勻性準則，即應力平衡因子R(t)判斷試樣中的應力均勻程度：

(9)

式中,P1(t)和P2(t)分別為試樣與入射桿和透射桿的界面接觸力；ΔP(t)和Pavg(t)分別為P1(t)和P2(t)的差與平均值。應力平衡因子R(t)越小，試樣中的軸向應力分布越均勻。并人為規定當R(t)≤0.05時SHPB試樣中的軸向應力平衡條件滿足。

本文對所有試件進行應力平衡驗證，并選取其中一個典型試件H-2進行說明。H-2試件的試驗所獲得的原始波形如圖5(a)所示，圖中透射脈沖峰值小于入射脈沖峰值，說明試件在加載的過程中已經破壞；圖5(b)為入射波和反射波的對波圖；圖5(c)則比較了試件兩端應力歷程關系。由圖可見再生混凝土的加載破壞點為225 μs時刻，破壞點附近175 μs～250 μs時間段為試件加載破壞段，峰值應力、峰值應變均在這段時間內，曲線表明試件在加載破壞中基本保持了良好的應力平衡狀態。在圖5(d)的動態平衡因子-時間曲線中，加載破壞段是整個曲線中的數值最小段。在193 μs～242 μs時間段內應力平衡因子25%>R(t)>4.5%，在222 μs～224 μs時間段內R(t)<5%。

圖5　應力平衡驗證Fig.5 The stress equilbrium verification

本次試驗中大部分試件均得到類似結果，若以R(t)≤0.05作為判斷試件應力平衡的標準，本次試驗所有試件均難滿足要求。考慮到混凝土的特殊性(拉伸破壞應變極小，試件內部難以實現真正的均勻狀態)，應力平衡標準R(t)≤0.05已不適用于此類材料。綜合本次試驗中應力平衡驗證的數據，本文設定當R(t)≤0.25時，即滿足了試件內部應力均勻的要求。

2試驗結果及分析

2.1再生混凝土準靜態拉伸試驗結果及分析

再生混凝土準靜態拉伸數據匯總及拉伸破壞形式分別如表2和圖6所示，試樣平均抗拉強度與粗骨料取代率之間的關系如圖7所示。

圖6　準靜態拉伸試驗前后對比Fig.6 Comparison before and after the quasi-static tensile test

由表2可知，抗拉強度離散性較小，抗拉強度隨再生粗骨料取代率的增加總體呈減小趨勢。取代率為25%和50%時，再生混凝土的抗拉強度比普通混凝土分別低2.5%和6.1%；可以很明顯的發現，當取代率為100%時，再生混凝土的抗拉強度最小，比普通混凝土低15.9%；而當取代率為75%時，再生混凝土與普通混凝土抗拉強度最接近，只比普通混凝土低1.3%，此取代率下再生粗骨料與天然粗骨料的級配最優。以上結果表明，再生混凝土抗拉強度較普通混凝土低，再生粗骨料取代率在0%～75%范圍內時，骨料取代率對拉伸強度的影響不大。

圖7　再生混凝土準靜態平均抗拉強度與骨料取代率的關系Fig.7 Relation of average quasi-static tensile strength of RAC and the replacement ratio of recycled coarse aggregates

針對再生混凝土抗拉強度開展的試驗研究中，大部分研究結果也表明在相同條件下再生混凝土抗拉強度較普通混凝土的抗拉強度低，只是降低的程度不一樣。Jau等[14]通過靜態劈裂試驗也發現再生混凝土的抗拉強度比普通混凝土低7.44%～20%。Kou等[15]也得出了類似的結論，其試驗結果表明，隨著再生粗骨料取代率增加，再生混凝土劈裂抗拉強度降低，總體而言，再生混凝土的劈裂抗拉強度比普通混凝土低18.2%。肖建莊等[16]通過再生混凝土單軸抗拉試驗得到，再生混凝土的抗拉強度隨再生粗骨料取代率的增加而減小，當再生粗骨料的取代率為100%時，其抗拉強度減小31%，他認為造成抗拉強度降低的原因，可能是因為再生混凝土內再生粗骨料與水泥石之間界面結合較弱。張波志等[17]也持這樣的觀點，他指出雖然再生骨料和水泥石界面間的摩擦因數較大，但是對抗拉強度的影響極小。另外他還認為，再生混凝土內部缺陷以及大量的微裂縫，也是導致再生混凝土抗拉強度降低的一個原因。

表2　準靜態拉伸試驗結果

2.2再生混凝土動態直接拉伸試驗結果及分析

本文對45個試件進行動態拉伸試驗，其中39個試件得到了可信的數據，其結果如表3所示。拉伸過程中的平均應變率是試件從開始加載到破壞階段內應變率的算術平均值。

使用三波法式(6)～(8)計算出的部分應力-應變曲線結果如圖8所示，其中圖8(a)為PC-0試件原始數據曲線和平滑后曲線。由于實驗過程中的隨機誤差和電信號波動，原始曲線的毛刺較多，借助Origin8.0軟件中的FFT濾波器平滑功能對曲線進行了平滑和濾波處理。經過多次平滑效果對比，設置平滑曲線的截止百分比(cutoff percentage)值為20，平滑后，毛刺消除且曲線形狀未發生改變，其它圖像均采用此種方法處理。由圖8可知，應力在最初階段呈線性增長的趨勢，達到屈服極限后增長變平緩，直到達到拉伸極限后混凝土失效，應力隨之下降。隨著應變率的增大，峰值應力也隨之變大，顯示了再生混凝土的應變率效應。

表3　動態拉伸試驗結果

2.2.1應變率對抗拉強度的影響

應變率對抗拉強度的影響可用動態拉伸增長因子DIF(Dynamic Increase Factor，動態拉伸強度和靜態拉伸強度的比值)來表征：

(10)

式中,σts為再生混凝土準靜態拉伸的抗拉強度。普遍認為，混凝土類材料的DIF值與應變率的常用對數之間呈雙線性關系。因此，按照式(11)進行線性擬合：

(11)

再生混凝土DIF值與平均應變率的常用對數之間關系的擬合結果如圖9所示，圖中包括再生骨料取代率為0～100%的全部有效數據，其中準靜態拉伸試驗的應變率范圍在10-5～10-4s-1之間。從圖中可以明顯看到，在轉折應變率之前，DIF隨應變率的增加而緩慢增長。在轉折應變率之后，DIF隨著應變率的增加而急劇增大。這表明再生混凝土有較強的率敏感性。一般認為[18]，混凝土強度的增加主要是由于隨著應變率的增加，混凝土在破壞時內部微裂縫來不及充分擴展，導致混凝土骨料的破壞。應變率越高，混凝土骨料破壞得越多， 從而混凝土的強度就越大。盧玉斌等[19]對

圖8　再生混凝土應力-應變曲線Fig.8 Stress versus strain curves of RAC specimens

此現象給出了一種解釋，他認為在宏觀尺度上，動態拉伸實驗中抗拉強度的增強是材料的一種固有屬性，而非由結構效應引起的。根據分析結果，他提出了一個基于動態斷裂力學的微觀力學模型，由動態拉伸實驗所測量的抗拉強度隨應變率的增加而提升的現象，在很大程度上是由微裂紋慣性引起的。

表4　式(11)中的參數值

圖9　DIF與再生混凝土平均應變率常用對數的關系Fig.9 Relationship between DIF and the common logarithm of average strain-rate for RAC specimens

2.2.2平均應變率和骨料取代率對破壞形態的影響

從破壞形態來看，大部分試件從中間斷裂，個別試件在靠近粘接端斷裂，斷裂形態與應變率和骨料取代率之間沒有明顯的關系。

圖10　不同應變率下再生混凝土的拉伸斷面Fig.10 Tensile fracture surfaces of RAC under different strain-rates

2.2.3骨料取代率對平均抗拉強度的影響

圖11所示為兩種入射波加載條件下再生混凝土動態拉伸骨料取代率與平均抗拉強度的關系。由圖可知，在同種入射波加載下普通混凝土的平均抗拉強度值都高于再生混凝土，這與靜態拉伸條件下的結論一致。在70～100 MPa入射波下，強度最小值出現在骨料取代率為25%處，再生混凝土的平均抗拉強度值比普通混凝土低29%；取代率為100%時，再生混凝土與普通混凝土的平均抗拉強度最接近，只比后者低1.7%；取代率為50%和75%時，前者比后者分別低7.2%和15.2%。在100～130 MPa入射波下，強度最小值同樣出現在骨料取代率為25%處，再生混凝土的平均抗拉強度值比普通混凝土低18.6%；而最接近普通混凝土強度的是取代率為50%的再生混凝土，其強度只比普通混凝土低4.1%；取代率為75%和100%條件下，再生混凝土比普通混凝土平均抗拉強度分別低15.8%和9.4%。

圖11　不同入射波峰值應力下粗骨料取代率與平均抗拉強度的關系Fig.11 Relation of average tensile strength ofRAC and replacement ratio of recycled coarse aggregates under different incident pulse peak stess

由以上分析可知，在動態直接拉伸實驗中，再生混凝土抗拉強度比普通混凝土低1.7%～29%，在再生粗骨料取代率為0%～50%和50%～100%區間，抗拉強度均隨著取代率的增加先減小后增大。造成這種現象的原因，一方面可能是因為再生混凝土中粗骨料在任一橫截面的分布具有隨機性，難以保證分布的絕對均勻性，所以再生混凝土在其橫截面內抵抗拉伸的能力也未均勻分布；另一方面，再生粗骨料大小的隨機性，使得粗骨料與砂漿接觸面積大小不一，造成抗拉強度大小也不一致；另外，由于再生粗骨料比天然粗骨料存在更多微裂紋缺陷，在動態加載下使得大部分再生粗骨料因受力而沿紋理開裂，既增加摩擦力，又增加了棱角效應，使得某些取代率區間內抗拉強度隨著取代率的增加不降反升。

3結論

本文通過兩種各5組不同取代率(0，25%，50%，75%，100%)再生混凝土試樣，進行了動態直接拉伸試驗和準靜態單軸拉伸試驗，結合同類試驗結果的發現，探究再生粗骨料取代率及應變率與再生混凝土力學性能指標之間的關系，得到如下結論：

(1) 混凝土動態拉伸試驗中試件內部難以實現真正的均勻狀態，應力平衡標準R(t)≤0.05難以滿足。適當放寬條件，可設定R(t)≤0.25為混凝土試件內部應力均勻的標準。

(2) 再生混凝土抗拉強度較普通混凝土低，再生混凝土的抗拉強度與再生粗骨料的取代率之間不呈線性規律。準靜態拉伸狀態下，再生粗骨料取代率在0%～75%范圍內時，取代率對抗拉強度的影響不大，取代率在75%～100%范圍內時，抗拉強度急劇下降，再生混凝土抗拉強度比普通混凝土低1.3%～15.9%。動態拉伸狀態下，隨再生粗骨料取代率的增加，再生混凝土抗拉強度未呈現明顯規律性，其抗拉強度比普通混凝土低1.7%～29%。

(3) 再生混凝土DIF值與平均應變率的常用對數之間呈雙線性關系，靜態拉伸與動態拉伸的轉折應變率為0.414 s-1。在動態拉伸時，再生混凝土的抗拉強度隨平均應變率的增加而增大，說明再生混凝土具有較強的率敏感性。

(4) 低應變率時，再生混凝土少量粗骨料被拉斷，再生混凝土拉伸強度取決于砂漿和粗骨料界面的強度；中等應變率時，再生混凝土粗骨料部分被拉斷，此時粗骨料的強度和砂漿與粗骨料界面的強度均是影響拉伸強度的主要因素；高應變率時，再生混凝土大部分骨料被拉斷，粗骨料的強度成為影響拉伸強度的最主要因素。

參 考 文 獻

[1] 肖建莊，李佳彬，蘭陽. 再生混凝土技術最新研究進展與評述[J]. 混凝土，2003, 25(10): 17-20.

XIAO Jian-zhuang, LI Jia-bin, LAN Yang. Research on recycled aggregate concrete-a review [J]. Concrete, 2003, 25(10): 17-20.

[2] 邢振賢，周曰農. 再生混凝土的基本性能研究[J]. 華北水利水電學院學報，1998, 19(2): 30-32.

XING Zhen-xian, ZHOU Yue-nong. Study on the main performance of regenerated concrete [J]. Journal of North China Institute of Water Conservancy and Hydroelectric Power, 1998, 19(2): 30-32.

[3] Mehta P K. 混凝土的結構性能與材料[M]. 祝永年等譯. 上海：同濟大學出版社，1991.

[4] Bischoff P H, Perry S H. Compressive behaviour of concrete at high strain rates [J]. Materials and Structures,1991,24(144):425-450.

[5] Joseph W, Tedsco C, Ross A, et al. Experimental and numerical analysis of high strain rate splitting tensile tests [J]. ACI Materials Journal, 1993, 90(2): 162-169.

[6] Klepaczko J R, Brara A. An experimental method for dynamic tensile testing of concrete by spalling [J]. International Journal of Impact Engineering,2001,25: 387-409.

[7] Choi S J, Yang K H, Sim J I, et al. Direct tensile strength of lightweight concrete with different specimen depths and aggregate sizes [J]. Construction and Building Materials, 2014, 63: 132-141.

[8] Yan D, Lin G. Dynamic properties of concrete in direct tension [J]. Cement and Concrete Research, 2006, 36(7): 1371-1378.

[9] 盧玉斌，陳興，滕驍,等. 再生混凝土準靜態壓縮力學性能試驗[J]. 西南科技大學學報，2013, 28(1): 43-48.

LU Yu-bin, CHENG Xing, TENG Xiao. Experimental study on quasi-static compressive mechanical performance of recycling concrete [J]. Journal of Southwest University of Science and Technology, 2013, 28(1): 43-48.

[10] 張凱，陳榮剛，張威,等. 混凝土動態直接拉伸實驗技術研究[J]. 實驗力學，2014, 29(1): 89-96.

ZHANG Kai, CHEN Rong-gang, ZHANG Wei, et al. Study of experimental technique for concrete dynamic direct tension[J].Journal of Experimental Mechanics,2014,29(1): 89-96.

[11] 宋力，胡適勝. SHPB數據處理中的二波法與三波法[J]. 爆炸與沖擊，2005, 25(4): 368-373.

SONG Li, HU Shi-sheng, Two-wave and three-wave method in SHPB data processing [J]. Explosin and Shock Waves, 2005, 25(4): 368-373.

[12] 周風華，王禮立，胡時勝. 高聚物SHPB實驗中試件早期應力不均勻性的影響 [J]. 實驗力學，1992, 7: 23-29.

ZHOU Feng-hua, WANG Li-li, HU Shi-sheng. On the effect of stress nonuniformness in polymer specimen of SHPB test [J]. Journal of Experimental Mechanics, 1992, 7: 23-29.

[13] Lu Yu-bin, Li Qing-ming. Appraisal of pulse-shaping technique in split Hopkinson pressure bar tests for brittle materials [J]. International Journal of Protective Structures, 2010, 1(3): 363-390.

[14] Jau W C, Fu C W, Yang C T. Study of feasibility and mechanical properties for producing high-flowing concrete with recycled coarse aggregate[C]//International Workshop on Sustainable Development and Concrete and Concrete Technology. Beijing,2004:89-102.

[15] Kou S C, Poon C S, Chan D. Properties of steam cured recycled aggregate fly ash concrete [C]//International RILEM Conference on the Use of Recycled Materials in Buildings and Structures, Barcelona,2004:590-599.

[16] 肖建莊，蘭陽. 再生混凝土單軸受拉性能試驗研究 [J]. 建筑材料學報，2006, 9(2): 154-158.

XIAO Jian-zhuang, LAN Yang. Investigation on the tensile behavior of recycled aggregate concrete [J]. Journal of Building Materials, 2006, 9(2): 154-158.

[17] 張波志，王社良,張博，等. 再生混凝土基本力學性能試驗研究 [J]. 混凝土，2011, 7: 4-6.

ZHANG Bo-zhi, WANG She-liang,ZHANG Bo, et al. Experimental analysis of the basic mechanical properties of recycled concrete [J]. Concrete, 2011, 7: 4-6.

[18] 肖詩云，林皋，王哲,等. 應變率對混凝土抗拉特性影響 [J].大連理工大學學報，2001, 41(6): 721-725.

XIAO Shi-yun, LIN Gao, WANG Zhe, et al. Effects of strain rate on dynamic behavior of concrete in tension [J]. Journal of Dalian University of Technology, 2001, 41(6): 721-725.

[19] 盧玉斌，武海軍，趙隆茂. 混凝土類材料動態拉伸強度的微觀力學模型 [J]. 爆炸與沖擊，2013, 33(3): 275-281.

LU Yu-bin, WU Hai-jun, ZHAO Long-mao. A micro-mechanical model for dynamic tensile strength of concrete-like materials[J]. Explosin and Shock Waves, 2013, 33(3): 275-281.

Tests for dynamic direct tensile of recycled aggregate concrete

TENG Xiao1, LU Yu-bin1, CHEN Xing1, YU Shui-sheng2, JIANG Xi-quan3

(1. Ministry of Education Key Laboratory of Testing Technology for Manufacturing Process, Southwest University of Science and Technology, Mianyang 621010, China;2. College of Resources and Civil Engineering, Northeastern University, Shenyang 110819, China;3. The No.4 Department, Army Officer Academy of PLA, Hefei 230031, China)

Abstract:To study the direct tensile properties and fracture patterns of recycled aggregate concrete (RAC) with various replacement percentages (0%, 25%, 50%, 75% and 100%) of recycled coarse aggregates, the dynamic direct tensile tests of RAC within a strain-rate range of 100～102 s-1were conducted using large diameter (75 mm) split Hopkinson tensile bar (SHTB). Test results showed that the tensile strength of RAC increases with increase in the average strain-rate, and the average strain-rate affects the damage form of RAC, so RAC has an obvious rate sensitivity; under the same water cement ratio, the quasi-static tensile strength and dynamic tensile strength of RAC are 1.3%～15.9% and 1.7%～29% lower than those of ordinary concrete, respectively. This study provided a theoretical basis for engineering applications of RAC.

Key words:recycled aggregate concrete; recycled coarse aggregates; replacement percentage; dynamic derect tensile; SHTB

基金項目：國家自然科學基金項目(51308480)；西南科技大學研究生創新基金(14ycxjj0122)

收稿日期：2015-01-07修改稿收到日期：2015-06-14

通信作者盧玉斌 男，博士，副研究員，1980年生

中圖分類號:O347.3

文獻標志碼：A

DOI:10.13465/j.cnki.jvs.2016.09.008

第一作者 滕驍 男，碩士生，1989年生