自密實(shí)輕骨料混凝土的力學(xué)性能研究.pdf

1、自密實(shí)輕骨料混凝土是基于自密實(shí)混凝土和輕骨料混凝土而發(fā)展起來的新型混凝土，具有自重輕、可自填充密實(shí)、澆筑無需振搗等優(yōu)點(diǎn)。作為一種新型的建筑材料，自密實(shí)輕骨料混凝土的高溫性能、粘結(jié)滑移性能和斷裂性能目前還沒有深入的研究。本文通過對(duì)自密實(shí)輕骨料混凝土試件的高溫試驗(yàn)、側(cè)向力用作用下的拉拔試驗(yàn)以及三點(diǎn)彎曲梁斷裂試驗(yàn)，研究了自密實(shí)輕骨料混凝土高溫性能、與變形鋼筋的粘結(jié)滑移性能和斷裂性能。主要的研究內(nèi)容和結(jié)論如下:
　　(1)對(duì)強(qiáng)度等級(jí)為C4

2、0和C50的自密實(shí)輕骨料混凝土進(jìn)行高溫試驗(yàn)，研究高溫下自密實(shí)輕骨料混凝土的爆裂性能，探索自密實(shí)輕骨料混凝土的爆裂原因，對(duì)比了自密實(shí)輕骨料混凝土高溫前后的質(zhì)量損失、超聲波速以及殘余力學(xué)性能，研究自密實(shí)輕骨料混凝土在高溫下的損傷程度以及力學(xué)性能，對(duì)比了同強(qiáng)度等級(jí)的普通混凝土、輕骨料混凝土和自密實(shí)混凝土的高溫性能。研究結(jié)果表明，由于輕骨料吸濕性強(qiáng)以及自密實(shí)輕骨料混凝土的密實(shí)性，自密實(shí)輕骨料混凝土在高溫下易發(fā)生爆裂，但未爆裂前自密實(shí)輕骨料混凝土

3、的殘余強(qiáng)度比普通混凝土較高，顯示出在保持強(qiáng)度穩(wěn)定方面的優(yōu)越性。
　　(2)根據(jù)自密實(shí)輕骨料混凝土的爆裂結(jié)果分析，在自密實(shí)輕骨料混凝土中加入了聚丙烯纖維，以提高自密實(shí)輕骨料的高溫性能。結(jié)果表明，聚丙烯纖維減小了自密實(shí)輕骨料混凝土的爆裂，提高了混凝土殘余力學(xué)性能，是一種提高自密實(shí)輕骨料混凝土高溫性能的有效方法。
　　(3)研究了自密實(shí)輕骨料混凝土和變形鋼筋在側(cè)向壓力作用下的粘結(jié)滑移性能，研究了側(cè)壓力大小和方向、混凝土強(qiáng)度、混凝土

4、保護(hù)層厚度和鋼筋直徑比值、輕骨料類型等對(duì)自密實(shí)輕骨料混凝土和變形鋼筋粘結(jié)滑移性能的影響。通過對(duì)69組自密實(shí)輕骨料混凝土的拉拔試件的試驗(yàn)研究表明，隨著側(cè)向壓力增大，自密實(shí)輕骨料混凝土和變形鋼筋的粘結(jié)破壞模式逐漸由劈裂破壞向拔出破壞轉(zhuǎn)變，粘結(jié)強(qiáng)度的變化均和破壞模式和側(cè)壓力作用方式有關(guān)。在單側(cè)壓下，復(fù)合型劈裂-拔出破壞試件的粘結(jié)強(qiáng)度總體隨側(cè)壓力增大而增大，拔出破壞試件的粘結(jié)強(qiáng)度和側(cè)壓力無關(guān)。在雙側(cè)壓作用下，復(fù)合型劈裂-拔出破壞和拔出破壞下，粘

5、結(jié)強(qiáng)度均隨著側(cè)壓力的增大而增大。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，回歸了粘結(jié)強(qiáng)度、最大粘結(jié)應(yīng)力對(duì)應(yīng)的滑移量以及殘余強(qiáng)度和粘結(jié)強(qiáng)度的比值等相關(guān)參數(shù)與側(cè)壓力的關(guān)系，公式計(jì)算結(jié)果和試驗(yàn)結(jié)果吻合良好。
　　(4)提出了適用于自密實(shí)輕骨料混凝土和變形鋼筋的粘結(jié)滑移數(shù)學(xué)模型，合理預(yù)測(cè)了在復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下自密實(shí)輕骨料混凝土和變形鋼筋的粘結(jié)滑移曲線，并與試驗(yàn)結(jié)果吻合良好。
　　(5)基于粘聚力模型，提出了求解自密實(shí)輕骨料混凝土(I)型斷裂KR阻力曲線的解析方法。

6、根據(jù)裂縫擴(kuò)展準(zhǔn)則，當(dāng)外力引起的應(yīng)力強(qiáng)度因子和粘聚力引起的應(yīng)力強(qiáng)度因子之差達(dá)到起裂斷裂韌度時(shí)，裂縫開始擴(kuò)展，據(jù)此計(jì)算了初始裂縫高比和尺寸不同的八組三點(diǎn)彎曲梁的荷載-張開口位移，并和試驗(yàn)結(jié)果吻合良好，驗(yàn)證了該準(zhǔn)則的正確性。因此，根據(jù)裂縫擴(kuò)展準(zhǔn)則，混凝土的KR既可以表示為起裂斷裂韌度和粘聚力引起的應(yīng)力強(qiáng)度因子之和，也可以表示為外力引起的應(yīng)力強(qiáng)度因子。在此基礎(chǔ)上計(jì)算了不同縫高比的自密實(shí)輕骨料混凝土三點(diǎn)彎曲梁的KR阻力曲線以及斷裂過程區(qū)長度。結(jié)果