再生混凝土动态直接拉伸的试验研究

滕　骁， 卢玉斌， 陈　兴， 于水生， 姜锡权

(1. 西南科技大学 制造过程测试技术教育部重点实验室，四川 绵阳　621010；2. 东北大学 资源与土木工程学院，沈阳　110819； 3. 解放军陆军军官学院,四系 合肥　230031)

再生混凝土动态直接拉伸的试验研究

滕骁1， 卢玉斌1， 陈兴1， 于水生2， 姜锡权3

(1. 西南科技大学 制造过程测试技术教育部重点实验室，四川 绵阳621010；2. 东北大学 资源与土木工程学院，沈阳110819； 3. 解放军陆军军官学院,四系 合肥230031)

摘要：利用大直径(75 mm)分离式霍普金森拉杆(SHTB)，对再生粗骨料取代率分别为0%、25%、50%、75%和100%的5组圆柱体再生混凝土试样进行应变率范围为100～102 s-1的动态直接拉伸实验，研究再生混凝土的动态直接拉伸力学性能及其破坏形态。试验结果表明，再生混凝土的抗拉强度随平均应变率的增加而增大，而再生混凝土的破坏形态与平均应变率有关，这表明再生混凝土具有明显的率敏感性。在相同水灰比下，再生混凝土准静态拉伸强度比普通混凝土低1.3%～15.9%，动态拉伸强度比普通混凝土低1.7%～29%，此研究为再生混凝土的工程应用提供一定的理论依据。

关键词：再生混凝土；再生粗骨料；取代率；动态直接拉伸；SHTB

废弃混凝土块经过破碎、清洗、分级后，与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称为再生骨料混凝土(Recycled Aggregate Concrete, RAC)，简称再生混凝土[1]。再生混凝土技术能够从根本上解决废弃混凝土的出路问题，对于保护环境、节约资源、发展生态建筑等具有重要意义，是发展绿色混凝土的主要手段之一[2]。针对再生混凝土的物理力学以及耐久性等性能，国内外学者开展了大量研究，研究结果表明再生混凝土技术可以应用于实际工程中。

混凝土的拉压强度存在严重不对称性，其静态拉伸强度σts比压缩强度σcs低大约一个量级，两者关系一般为σts/σcs=0.07～0.11[3]。工程上，混凝土结构主要承受压缩载荷。但在爆炸冲击载荷下，应力波的作用使得混凝土材料的拉伸失效上升为主要矛盾[4]。但是现今对于混凝土的拉伸性能研究较少，而对其动态直接拉伸的实验研究则更少。因为动态直接拉伸试验在拉伸加载控制和试样连接等方面的特殊困难，目前对混凝土动态拉伸行为的实验研究主要集中在利用霍普金森压杆开展巴西圆盘劈裂试验[5]和层裂试验[6]，只有极少学者开始做动态直接拉伸试验[7-8]。几十年来，众多研究者利用巴西试验研究混凝土等脆性材料的抗拉性能，但巴西试验是一种间接拉伸试验。它的优点是操作简便，其缺点是拉应力场不均匀，且由于试件尺寸因素，在动态情况下沿加载方向的应力也不易均匀。层裂试验相对也比较简单，该试验中材料所经历的应力历史与某些实际情况下材料所经历的应力历史相吻合。但是试件制作难度增加。存在波在试件中的弥散及其它因素导致的衰减问题和试件中的波的识别和分离等问题。严格意义上讲，层裂试验所获得的拉伸强度不是原始材料的拉伸强度。当需要研究原始材料的动态拉伸强度时，层裂试验就显得不足。

本文利用75 mm直径的霍普金森拉杆对再生混凝土进行轴向动态直接拉伸试验，研究再生混凝土的动态拉伸力学性能和断面破坏情况，讨论再生粗骨料取代率对再生混凝土拉伸强度的影响，积累再生混凝土动态拉伸性能的数据，并为再生混凝土的工程应用提供参考。

1试验方案

1.1试件制备

再生混凝土实验所用的材料为：① 再生粗骨料采用绵阳市某道路改造拆除的废弃混凝土，该混凝土设计强度不详，废弃混凝土经颚式破碎机破碎后，筛分、清洗成粒径为10～20 mm的再生骨料；② 天然粗骨料为粒径为10～20 mm的天然卵石；③ 水泥为42.5#普通硅酸盐水泥；④ 细骨料为细度模数2.28的连续级配天然河砂；⑤ 水为绵阳市自来水。

混凝土的配合比往往直接地影响混凝土的力学性能。为了保证再生混凝土浇注时的工作流动性和养护成型后的强度，此次再生混凝土试验设计的水灰比(水与水泥的比例)为0.477，各材料配合比为水泥：水：细骨料：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组成。根据取代率的不同，将试样分为5种类型，如表1所列。类型PC-0为普通混凝土试件，类型RC-25、RC-50、RC-75、RC-100分别为再生粗骨料取代率为25%、50%、75%和100%的再生混凝土试件[9]。本次试验的试件为圆柱形，试件尺寸分为两种规格，准静态拉伸试验的试件尺寸为Φ100 mm×200 mm，动态拉伸试验的试件尺寸为Φ75 mm×37 mm。试样24 h后脱模，然后放入混凝土养护箱(温度20±2℃，湿度≥95%)养护28天，试验时混凝土的龄期为( 300±5) d。

表1　再生混凝土试验配合比设计表

1.2试验方法

动态直接拉伸试验利用陆军军官学院先进材料动力学实验室的分离式霍普金森拉杆完成，实体如图1(a)所示(原图摘自文献[10])。整个装置由发射系统、入射杆、透射杆、吸收杆、管状子弹、以及数据采集系统组成(如图1(b)所示)，杆系直径为75 mm，入射杆、透射杆和吸收杆杆长分别是6 000 mm、3 500 mm和3 000 mm[9]。杆系材料为45钢，密度为7 800 kg/m3，杨氏模量为210 GPa。入射杆和透射杆上应变片的贴片位置分别距离试件端面为2.4 m和1 m，整个实验中位置无变化。应变片均采用电阻120 Ω，灵敏度系数为110的半导体应变片。

(a)　Φ75 mmSHTB装置实体图

(b)　Φ75 mmSHTB装置原理图图1　分离式霍普金森拉杆装置图Fig.1 Diagram of SHTB apparatus

一直以来，试件的连接方式是SHTB试验中的难点。本文试样采用端面粘接的连接方式，并先后使用两种胶水在26 ℃温度下进行试验。一是采用文献[9]中的方法，利用环氧树脂胶作为粘接剂粘接端面，并在粘结面附近的圆周上加粘数层网状钢纤维，室温放置24 h后进行试验工作，试验效果如图2(a)所示；二是不需加粘钢纤维，直接利用某厂生产的新一代高强度快速胶粘剂粘接端面，室温放置20 min后进行实验工作，试验效果如图2(b)所示。两种粘接方式均能保证采集到良好的试验数据。对比发现，方法二更加简便，效率更高。

准静态拉伸试验则在西南科技大学制造过程测试技术教育部重点实验室的WDW-100型双立柱微机控制电子万能试验机上完成，如图3所示。

图2　试件拉伸效果对比图Fig.2 Comparison of specimen bonding effect

图3　准静态拉伸试验Fig.3 Quasi-static tensile test

1.3杆中应变测试

电压-应变的转换系数由静标测得，即在惠斯通电桥桥臂上并联大阻值电阻RB模拟应变片中应变的改变。本次试验采用1/4全等臂(每一桥臂上电阻值均为R)桥路，当任意一桥臂并联电阻时，电阻值发生改变，改变大小ΔR为：

(1)

而电阻值的变化与应变成线性关系：

(2)

式中，K为应变片的灵敏度系数，ε为应变值。同时，电阻的改变以电压形式反映在示波器中，产生一个幅值为U0的输出电压。由式(1)～(2)即可求得电压-应变的转换系数η：

(3)

1.4数据处理

首先确定入射信号起跳点(即入射波头)Ti。动态直接拉伸试验中试件长度为37 mm，依照霍普金森杆实验中的基本假设，可以假定试件是没有长度的界面，因而忽略波在试件中传播的时间。然后由式(4)～(5)便可确定反射和透射信号的起跳时间：

(4)

(5)

式中，Tr和Tt分别为反射波和透射波的起跳点，L0、L1分别是两杆应变片到杆端的距离，C0是杆中的弹性波速。

分别确定三波的波头和波尾，并通过电压-应变转换系数求得入射杆和透射杆中应变片记录下的入射应变、反射应变和透射应变。然后进一步采用三波法公式计算试件中的应力、应变和应变率。正如文献[11]所述，三波法处理公式具有最高的可信度，且能最大程度地避免数据处理过程中的人为因素，对硬脆材料必需采用三波法才能给出足够准确的结果。而在SHPB数据处理中广泛应用的经典二波法并不是最优方法。三波法处理公式如式(6)～(8)所示：

(6)

(7)

(8)

1.5应力平衡验证

为了保证在试件中尽可能早地达到应力均匀、消除由于波幅而引起的振荡，通过多组实验，最后采用了规格为Φ20 mm×1.5 mm的软橡胶(自行车内胎)作为波形整形器，以加大入射波的升时。根据发射子弹三种气压由低到高的顺序，分别使用整形器数量为3、4、5个，并均匀粘贴于法兰盘端面，如图4所示。

但是，由于再生混凝土是非均质复合材料，又是破坏应变极小(小于5%)的脆性材料，应力均匀假定仍然较难满足。加之试验装置是75 mm的大直径杆，其本身也难以满足一维应力波假定，所以本次试验数据的有效性需要验证。

图4　波形整形器Fig.4 Pulse shapers

自周风华等[12]给出试件内部应力的相对不均匀度的判断依据以来，Lu等[13]提出了类似的应力均匀性准则，即应力平衡因子R(t)判断试样中的应力均匀程度：

(9)

式中,P1(t)和P2(t)分别为试样与入射杆和透射杆的界面接触力；ΔP(t)和Pavg(t)分别为P1(t)和P2(t)的差与平均值。应力平衡因子R(t)越小，试样中的轴向应力分布越均匀。并人为规定当R(t)≤0.05时SHPB试样中的轴向应力平衡条件满足。

本文对所有试件进行应力平衡验证，并选取其中一个典型试件H-2进行说明。H-2试件的试验所获得的原始波形如图5(a)所示，图中透射脉冲峰值小于入射脉冲峰值，说明试件在加载的过程中已经破坏；图5(b)为入射波和反射波的对波图；图5(c)则比较了试件两端应力历程关系。由图可见再生混凝土的加载破坏点为225 μs时刻，破坏点附近175 μs～250 μs时间段为试件加载破坏段，峰值应力、峰值应变均在这段时间内，曲线表明试件在加载破坏中基本保持了良好的应力平衡状态。在图5(d)的动态平衡因子-时间曲线中，加载破坏段是整个曲线中的数值最小段。在193 μs～242 μs时间段内应力平衡因子25%>R(t)>4.5%，在222 μs～224 μs时间段内R(t)<5%。

图5　应力平衡验证Fig.5 The stress equilbrium verification

本次试验中大部分试件均得到类似结果，若以R(t)≤0.05作为判断试件应力平衡的标准，本次试验所有试件均难满足要求。考虑到混凝土的特殊性(拉伸破坏应变极小，试件内部难以实现真正的均匀状态)，应力平衡标准R(t)≤0.05已不适用于此类材料。综合本次试验中应力平衡验证的数据，本文设定当R(t)≤0.25时，即满足了试件内部应力均匀的要求。

2试验结果及分析

2.1再生混凝土准静态拉伸试验结果及分析

再生混凝土准静态拉伸数据汇总及拉伸破坏形式分别如表2和图6所示，试样平均抗拉强度与粗骨料取代率之间的关系如图7所示。

图6　准静态拉伸试验前后对比Fig.6 Comparison before and after the quasi-static tensile test

由表2可知，抗拉强度离散性较小，抗拉强度随再生粗骨料取代率的增加总体呈减小趋势。取代率为25%和50%时，再生混凝土的抗拉强度比普通混凝土分别低2.5%和6.1%；可以很明显的发现，当取代率为100%时，再生混凝土的抗拉强度最小，比普通混凝土低15.9%；而当取代率为75%时，再生混凝土与普通混凝土抗拉强度最接近，只比普通混凝土低1.3%，此取代率下再生粗骨料与天然粗骨料的级配最优。以上结果表明，再生混凝土抗拉强度较普通混凝土低，再生粗骨料取代率在0%～75%范围内时，骨料取代率对拉伸强度的影响不大。

图7　再生混凝土准静态平均抗拉强度与骨料取代率的关系Fig.7 Relation of average quasi-static tensile strength of RAC and the replacement ratio of recycled coarse aggregates

针对再生混凝土抗拉强度开展的试验研究中，大部分研究结果也表明在相同条件下再生混凝土抗拉强度较普通混凝土的抗拉强度低，只是降低的程度不一样。Jau等[14]通过静态劈裂试验也发现再生混凝土的抗拉强度比普通混凝土低7.44%～20%。Kou等[15]也得出了类似的结论，其试验结果表明，随着再生粗骨料取代率增加，再生混凝土劈裂抗拉强度降低，总体而言，再生混凝土的劈裂抗拉强度比普通混凝土低18.2%。肖建庄等[16]通过再生混凝土单轴抗拉试验得到，再生混凝土的抗拉强度随再生粗骨料取代率的增加而减小，当再生粗骨料的取代率为100%时，其抗拉强度减小31%，他认为造成抗拉强度降低的原因，可能是因为再生混凝土内再生粗骨料与水泥石之间界面结合较弱。张波志等[17]也持这样的观点，他指出虽然再生骨料和水泥石界面间的摩擦因数较大，但是对抗拉强度的影响极小。另外他还认为，再生混凝土内部缺陷以及大量的微裂缝，也是导致再生混凝土抗拉强度降低的一个原因。

表2　准静态拉伸试验结果

2.2再生混凝土动态直接拉伸试验结果及分析

本文对45个试件进行动态拉伸试验，其中39个试件得到了可信的数据，其结果如表3所示。拉伸过程中的平均应变率是试件从开始加载到破坏阶段内应变率的算术平均值。

使用三波法式(6)～(8)计算出的部分应力-应变曲线结果如图8所示，其中图8(a)为PC-0试件原始数据曲线和平滑后曲线。由于实验过程中的随机误差和电信号波动，原始曲线的毛刺较多，借助Origin8.0软件中的FFT滤波器平滑功能对曲线进行了平滑和滤波处理。经过多次平滑效果对比，设置平滑曲线的截止百分比(cutoff percentage)值为20，平滑后，毛刺消除且曲线形状未发生改变，其它图像均采用此种方法处理。由图8可知，应力在最初阶段呈线性增长的趋势，达到屈服极限后增长变平缓，直到达到拉伸极限后混凝土失效，应力随之下降。随着应变率的增大，峰值应力也随之变大，显示了再生混凝土的应变率效应。

表3　动态拉伸试验结果

2.2.1应变率对抗拉强度的影响

应变率对抗拉强度的影响可用动态拉伸增长因子DIF(Dynamic Increase Factor，动态拉伸强度和静态拉伸强度的比值)来表征：

(10)

式中,σts为再生混凝土准静态拉伸的抗拉强度。普遍认为，混凝土类材料的DIF值与应变率的常用对数之间呈双线性关系。因此，按照式(11)进行线性拟合：

(11)

再生混凝土DIF值与平均应变率的常用对数之间关系的拟合结果如图9所示，图中包括再生骨料取代率为0～100%的全部有效数据，其中准静态拉伸试验的应变率范围在10-5～10-4s-1之间。从图中可以明显看到，在转折应变率之前，DIF随应变率的增加而缓慢增长。在转折应变率之后，DIF随着应变率的增加而急剧增大。这表明再生混凝土有较强的率敏感性。一般认为[18]，混凝土强度的增加主要是由于随着应变率的增加，混凝土在破坏时内部微裂缝来不及充分扩展，导致混凝土骨料的破坏。应变率越高，混凝土骨料破坏得越多， 从而混凝土的强度就越大。卢玉斌等[19]对

图8　再生混凝土应力-应变曲线Fig.8 Stress versus strain curves of RAC specimens

此现象给出了一种解释，他认为在宏观尺度上，动态拉伸实验中抗拉强度的增强是材料的一种固有属性，而非由结构效应引起的。根据分析结果，他提出了一个基于动态断裂力学的微观力学模型，由动态拉伸实验所测量的抗拉强度随应变率的增加而提升的现象，在很大程度上是由微裂纹惯性引起的。

表4　式(11)中的参数值

图9　DIF与再生混凝土平均应变率常用对数的关系Fig.9 Relationship between DIF and the common logarithm of average strain-rate for RAC specimens

2.2.2平均应变率和骨料取代率对破坏形态的影响

从破坏形态来看，大部分试件从中间断裂，个别试件在靠近粘接端断裂，断裂形态与应变率和骨料取代率之间没有明显的关系。

图10　不同应变率下再生混凝土的拉伸断面Fig.10 Tensile fracture surfaces of RAC under different strain-rates

2.2.3骨料取代率对平均抗拉强度的影响

图11所示为两种入射波加载条件下再生混凝土动态拉伸骨料取代率与平均抗拉强度的关系。由图可知，在同种入射波加载下普通混凝土的平均抗拉强度值都高于再生混凝土，这与静态拉伸条件下的结论一致。在70～100 MPa入射波下，强度最小值出现在骨料取代率为25%处，再生混凝土的平均抗拉强度值比普通混凝土低29%；取代率为100%时，再生混凝土与普通混凝土的平均抗拉强度最接近，只比后者低1.7%；取代率为50%和75%时，前者比后者分别低7.2%和15.2%。在100～130 MPa入射波下，强度最小值同样出现在骨料取代率为25%处，再生混凝土的平均抗拉强度值比普通混凝土低18.6%；而最接近普通混凝土强度的是取代率为50%的再生混凝土，其强度只比普通混凝土低4.1%；取代率为75%和100%条件下，再生混凝土比普通混凝土平均抗拉强度分别低15.8%和9.4%。

图11　不同入射波峰值应力下粗骨料取代率与平均抗拉强度的关系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，在动态直接拉伸实验中，再生混凝土抗拉强度比普通混凝土低1.7%～29%，在再生粗骨料取代率为0%～50%和50%～100%区间，抗拉强度均随着取代率的增加先减小后增大。造成这种现象的原因，一方面可能是因为再生混凝土中粗骨料在任一横截面的分布具有随机性，难以保证分布的绝对均匀性，所以再生混凝土在其横截面内抵抗拉伸的能力也未均匀分布；另一方面，再生粗骨料大小的随机性，使得粗骨料与砂浆接触面积大小不一，造成抗拉强度大小也不一致；另外，由于再生粗骨料比天然粗骨料存在更多微裂纹缺陷，在动态加载下使得大部分再生粗骨料因受力而沿纹理开裂，既增加摩擦力，又增加了棱角效应，使得某些取代率区间内抗拉强度随着取代率的增加不降反升。

3结论

本文通过两种各5组不同取代率(0，25%，50%，75%，100%)再生混凝土试样，进行了动态直接拉伸试验和准静态单轴拉伸试验，结合同类试验结果的发现，探究再生粗骨料取代率及应变率与再生混凝土力学性能指标之间的关系，得到如下结论：

(1) 混凝土动态拉伸试验中试件内部难以实现真正的均匀状态，应力平衡标准R(t)≤0.05难以满足。适当放宽条件，可设定R(t)≤0.25为混凝土试件内部应力均匀的标准。

(2) 再生混凝土抗拉强度较普通混凝土低，再生混凝土的抗拉强度与再生粗骨料的取代率之间不呈线性规律。准静态拉伸状态下，再生粗骨料取代率在0%～75%范围内时，取代率对抗拉强度的影响不大，取代率在75%～100%范围内时，抗拉强度急剧下降，再生混凝土抗拉强度比普通混凝土低1.3%～15.9%。动态拉伸状态下，随再生粗骨料取代率的增加，再生混凝土抗拉强度未呈现明显规律性，其抗拉强度比普通混凝土低1.7%～29%。

(3) 再生混凝土DIF值与平均应变率的常用对数之间呈双线性关系，静态拉伸与动态拉伸的转折应变率为0.414 s-1。在动态拉伸时，再生混凝土的抗拉强度随平均应变率的增加而增大，说明再生混凝土具有较强的率敏感性。

(4) 低应变率时，再生混凝土少量粗骨料被拉断，再生混凝土拉伸强度取决于砂浆和粗骨料界面的强度；中等应变率时，再生混凝土粗骨料部分被拉断，此时粗骨料的强度和砂浆与粗骨料界面的强度均是影响拉伸强度的主要因素；高应变率时，再生混凝土大部分骨料被拉断，粗骨料的强度成为影响拉伸强度的最主要因素。

参 考 文 献

[1] 肖建庄，李佳彬，兰阳. 再生混凝土技术最新研究进展与评述[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] 邢振贤，周曰农. 再生混凝土的基本性能研究[J]. 华北水利水电学院学报，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. 混凝土的结构性能与材料[M]. 祝永年等译. 上海：同济大学出版社，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] 卢玉斌，陈兴，滕骁,等. 再生混凝土准静态压缩力学性能试验[J]. 西南科技大学学报，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] 张凯，陈荣刚，张威,等. 混凝土动态直接拉伸实验技术研究[J]. 实验力学，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，胡适胜. SHPB数据处理中的二波法与三波法[J]. 爆炸与冲击，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] 周风华，王礼立，胡时胜. 高聚物SHPB实验中试件早期应力不均匀性的影响 [J]. 实验力学，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] 肖建庄，兰阳. 再生混凝土单轴受拉性能试验研究 [J]. 建筑材料学报，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] 张波志，王社良,张博，等. 再生混凝土基本力学性能试验研究 [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] 肖诗云，林皋，王哲,等. 应变率对混凝土抗拉特性影响 [J].大连理工大学学报，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] 卢玉斌，武海军，赵隆茂. 混凝土类材料动态拉伸强度的微观力学模型 [J]. 爆炸与冲击，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

基金项目：国家自然科学基金项目(51308480)；西南科技大学研究生创新基金(14ycxjj0122)

收稿日期：2015-01-07修改稿收到日期：2015-06-14

通信作者卢玉斌 男，博士，副研究员，1980年生

中图分类号:O347.3

文献标志码：A

DOI:10.13465/j.cnki.jvs.2016.09.008

第一作者 滕骁 男，硕士生，1989年生