ИССЛЕДОВАНИЯ МЕХАНИЗМА РАБОТЫ И КОНСТИТУТИВНОЙ МОДЕЛИ РАСШИРЯЮЩЕГОСЯ БЕТОНА НА РЕЦИКЛИРОВАННОМ ЗАПОЛНИТЕЛЕ С АКТИВНЫМ ОГРАНИЧЕНИЕМ ПОЛОСАМИ ИЗ CFRP
DOI:
https://doi.org/10.36773/1818-1112-2025-138-3-30-40Ключевые слова:
полосы из CFRP (углепластика), активное ограничение, рециклинговый заполнитель, расширяющийся бетон, конституционная модельАннотация
Бетон на переработанных заполнителях (RA) привлек большое внимание из-за его экологических преимуществ, но его низкие механические свойства и высокая хрупкость ограничивают его применение в конструкциях. Одним из эффективных путей применения рециклингового заполнителя является его использование совместно с напрягающим цементом в условиях активного ограничения в виде пластиковых труб с навивкой полосового армирования из CFRP. Эта технология позволяет сгенерировать предварительные напряжения в полосах из CFRP посредством физико-химического расширения, создавая в бетонном ядре в условия трехосного ограничения предварительное сжатие, тем самым оптимизируя характеристики бетона до нагружения. Однако взаимодействие между пористостью переработанного заполнителя, эффективностью расширяющегося агента и непрерывным эффектом ограничения полос CFRP очень сложно описать т. к. механизм не ясен до конца, и апробированная конституционная модель отсутствует. Настоящая статья направлена на систематический обзор текущего состояния исследований механизма и конституционной модели напрягающего бетона на переработанном заполнителе в условиях ограничения CFRP полосами. В статье подробно проанализированы существующие конститутивные модели расширения напрягающего бетона на рециклинговых заполнителях в условиях трехосного ограничения, отмечая, что существующие модели не могут точно описать полную кривую развития самонапряжения во времени для этого нового композитного материала. Целью настоящей статьи является выяснение пробелов в исследованиях в этой области и формулирования направления для будущей разработки высокоточных конститутивных моделей.
Библиографические ссылки
Recycled aggregate: A solution to sustainable concrete / J. Bai, C. Ge, J. Liang, J. Xu // Materials. – 2025. – Vol. 18, No. 12. – Art. 2706. – DOI: 10.3390/ma18122706.
Cao, Q. Study on the active confinement of GFRP-confined expansive concrete under axial compression / Q. Cao, H. Li, Z. Lin // Construction and Building Materials. – 2019. – Vol. 227. – Art. 116683. – DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2019.116683.
Unified stress-strain model of FRP-confined square and circle rubber concrete columns / Y. G. Cao, G. Zhao, C. Hou, Y. Zhang // Materials. – 2022. – Vol. 15, No. 5. – Art. 1832. – DOI: 10.3390/ma15051832.
Chen, X.-F. Multiscale investigation of modified recycled aggregate concrete on sulfate attack resistance / X.-F. Chen, X.-C. Zhang, G.-H. Yan // Materials. – 2025. – Vol. 18, No. 7. – Art. 1450. – DOI: 10.3390/ma18071450.
Behavior of glass and carbon FRP tube encased recycled aggregate concrete with recycled clay brick aggregate / X. Gao, L. Yan, B. Kasai, L. Huang // Composite Structures. – 2016. – Vol. 155. – P. 245–254. – DOI: 10.1016/j.compstruct.2016.08.021.
Review and assessment of material, method, and predictive modeling for fiber-reinforced polymer (FRP) partially confined concrete columns / M. U. Ghani, A. Kahsay G, N. Ahmad, R. Z. A. Manj // Polymers. – 2024. – Vol. 16, No. 10. – Art. 1367. – DOI: 10.3390/polym16101367.
Ghorbel, E. Mechanical performance of bio-based FRP-confined recycled aggregate concrete under uniaxial compression / E. Ghorbel, M. Limaiem, G. Wardeh // Materials. – 2021. – Vol. 14, No. 7. – Art. 1778. – DOI: 10.3390/ma14071778.
Haigh, R. Traditional and advanced curing strategies for concrete materials: A systematic review of mechanical performance, sustainability, and future directions / R. Haigh, O. A. Sianaki // Applied Sciences. – 2025. – Vol. 15, No. 20. – Art. 11055. – DOI: 10.3390/app152011055.
Path-dependent stress-strain model for FRP-confined recycled brick aggregate concrete / T. Jiang, P. Chen, P. Ji, G. M. Chen // Journal of Composites for Construction. – 2022. – Vol. 26, No. 4. – Art. 04022035. – DOI: 10.1061/(ASCE)CC.1943-5614.0001225.
A study on mechanical and microstructural characteristics of concrete using recycled aggregate / H. S. Joseph, S. Avudaiappan, Th. Pachiappan, E. I. Saavedre Flores // Materials. – 2022. – Vol. 15, No. 21. – Art. 7535. – DOI: 10.3390/ma15217535.
Lee, N. K. Use of recycled aggregates as internal curing agent for alkali-activated slag system / N. K. Lee, S. Y. Abate, H.-K. Kim // Construction and Building Materials. – 2018. – Vol. 159. – P. 286–296. – DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2017.10.110.
Liu, Z. State-of-the-art review of the performance of fiber-reinforced-composite-confined concrete columns at ambient temperatures / Z. Liu, Ch. Sun, A. Mokhov // Materials. – 2025. – Vol. 18, No. 5. – Art. 1151. – DOI: 10.3390/ma18051151.
Megalooikonomou, K. G. Constitutive model for fiber-reinforced polymer- and tie-confined concrete / K. G. Megalooikonomou, G. Monti, S. Santini // ACI Structural Journal. – 2012. – Vol. 109, No. 4. – P. 569–578. – DOI: 10.14359/51683876.
Megalooikonomou, K. G. Analytical stress–strain model for FRP-confined rectangular RC columns / K. G. Megalooikonomou, G. S. Papavasileiou // Frontiers in Built Environment. – 2019. – Vol. 5. – P. 39. – DOI: 10.3389/fbuil.2019.00039.
Study of strengthening reinforced concrete beam using prestressed carbon fiber sheet / S. Shang, H. Peng, H. Tong, D. Wei // Journal of Building Structures. – 2003. – Vol. 24, No. 5. – P. 24–30. – http://old.jzjgxb.com/EN/Y2003/V24/I05/24 (date of access: 19.10.2025).
Shayanfar, J. Unified model for fully and partially FRP confined circular and square concrete columns subjected to axial compression / J. Shayanfar, J. A. Barros, M. Rezazadeh // Engineering Structures. – 2022. – Vol. 251. – Art. 113355. – DOI: 10.1016/j.engstruct.2021.113355.
Sikora, O. A review of external confinement methods for enhancing the strength of concrete columns / O. Sikora, K. A. Ostrowski // Materials. – 2025. – Vol. 18, No. 14. – Art. 3222. – DOI: 10.3390/ma18143222.
Suhail, R. Active and passive confinement of shape modified low strength concrete columns using SMA and FRP systems / R. Suhail, G. Amato, D. P. McCrum // Composite Structures. – 2020. – Vol. 251. – Art. 112649. – DOI: 10.1016/j.compstruct.2020.112649.
The workability and crack resistance of natural and recycled aggregate mortar based on expansion agent through an environmental study / J. Sun, X. Liao, J. Chen, T. Angran // Sustainability. – 2021. – Vol. 13, No. 2. – P. 491. – DOI: 10.3390/su13020491.
Xiao, J. Mechanical properties of confined recycled aggregate concrete under axial compression / J. Xiao, Y. Huang, J. Yang, C. Zhang // Construction and Building Materials. – 2012. – Vol. 26, No. 1. – P. 591–603. – DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2011.06.062.
Study of mechanical properties of an eco-friendly concrete containing recycled carbon fiber reinforced polymer and recycled aggregate / C. Xiong, Q. Li, H. Li, T. Lan // Materials. – 2020. – Vol. 13, No. 20. – Art. 4592. – DOI: 10.3390/ma13204592.
Recycled aggregate concrete in FRP-confined columns: A review of experimental results / J.-J. Xu, Y. Xiao, Z.-P. Chen, C. Demartino // Composite Structures. – 2017. – Vol. 168. – P. 326–342. – DOI: 10.1016/j.compstruct.2017.02.063.
Ye, Y.-Y. A state-of-the-art review of FRP-confined steel-reinforced concrete (FCSRC) structural members / Y.-Y. Ye, P.-L. Li, J.-J. Zeng // Polymers. – 2022. – Vol. 14, No. 4. – P. 677. – DOI: 10.3390/polym14040677.
Zeng, J.-J. Stress-strain behavior of concrete in circular concrete columns partially wrapped with FRP strips / J.-J. Zeng, Y.-Ch. Guo, L.-J. Li // Composite Structures. – 2018. – Vol. 200. – P. 810–828. – DOI: 10.1016/j.compstruct.2018.05.001.
FRP-confined recycled coarse aggregate concrete: Experimental investigation and model comparison / Y. Zhou, J. Hu, M. li, L. Sui // Polymers. – 2016. – Vol. 8, No. 10. – P. 375. – DOI: 10.3390/polym8100375.
Influence of waste coarse aggregate on concrete elastic modulus estimations: a critical assessment of codes and models / C. Li, M. Zhou, Y. Li, Y. Yu // European Journal of Environmental and Civil Engineering. – 2025. – P. 1–25.
Mander, J. B. Theoretical stress-strain model for confined concrete / J. B. Mander, M. J. Priestley, R. Park // Journal of structural engineering. – 1988. – Vol. 114, No. 8. – P. 1804–1826.
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.
Авторы предоставляют материалы на условиях лицензии CC BY-NC 4.0. Эта лицензия позволяет неограниченному кругу лиц копировать и распространять материал на любом носителе и в любом формате, но с обязательным указанием авторства и только в некоммерческих целях. Пользователи не вправе препятствовать другим лицам выполнять действия, разрешенные лицензией.
