不同鋼纖維體積率下再生混凝土梁抗剪性能試驗研究.pdf

1、目前，我國的城市在擴建和改建的速度明顯加快。在這個過程中對資源消耗巨大，給環(huán)境所造成了很大的壓力。到2014年末，我國已成為世界第一大經(jīng)濟體。中國在對建筑材料的消耗占世界消耗總量的一半以上。在不斷現(xiàn)代化的過程中，我國對資源的使用和廢棄物的處理仍然沒有嚴格的管控措施，相關(guān)的法律、法規(guī)及政策不很完善和相應(yīng)的國家規(guī)范及技術(shù)操作規(guī)程偏少。這樣的現(xiàn)象使得我們的自然環(huán)境被迫承受著巨大的壓力。除此之外，對城市改造遺留的下的建筑垃圾和由于自然災(zāi)害形成的

2、廢棄建筑對環(huán)境的影響同樣的不可小覷（例2011年日本的3.11大地震就產(chǎn)生了1628萬噸震災(zāi)垃圾）。正因如此最好的辦法就是研究如何把這些建筑垃圾進行再次的利用，讓他們變廢為寶。由于再生混凝土的骨料是來源于既有建筑拆除下來的廢棄混凝土。這些廢棄的混凝土在首次使用時已經(jīng)受到環(huán)境的侵蝕，其材料性能已經(jīng)降低。所以在對舊有混凝土進行再次使用時就會面臨再生混凝土在強度上不如普通混凝土的問題。這使得再生混凝土在推廣上遇到了很大的困難。鋼纖維有很好的韌

3、性且抗拉強度很高，把鋼纖維與混凝土一起拌合制作出來的鋼纖維混凝土在強度、耐久性和抗裂性上均有很好的改善。再生混凝土在微觀上的結(jié)構(gòu)與普通混凝土結(jié)構(gòu)相似（都是由骨料和膠凝材料結(jié)合在一起）。設(shè)想把鋼纖維摻入到再生混凝土中去，利用鋼纖維優(yōu)良的力學(xué)性能可以使再生混凝土的各項力學(xué)性能都有很好的提高。若經(jīng)過試驗證實這種辦法是可行的，那么將會改變土木工程行業(yè)對自然環(huán)境粗放式消耗的面貌。這對我國自然環(huán)境的保護與恢復(fù)有十分重要的意義。
　　本次試驗設(shè)

4、置3根鋼纖維再生混凝土梁。在這些鋼纖維再生混凝土中的受拉鋼筋、受壓鋼筋、箍筋和鋼纖維再生混凝土表面粘貼應(yīng)變片。在試驗加載過程中隨時測定鋼筋和混凝土的應(yīng)變量，并在試驗加載完畢后觀察其變形和破壞特點，把數(shù)據(jù)與現(xiàn)象結(jié)合在一起對鋼纖維再生混凝土的力學(xué)性能進行研究。本次試驗以鋼纖維的體積率作為變量，對鋼纖維再生混凝土梁的承載力進行計算和分析。根據(jù)擬合的數(shù)學(xué)公式和有關(guān)的國家規(guī)范總結(jié)出鋼纖維再生混凝土承載力的理論規(guī)律和計算方法。
　　經(jīng)過對試驗

5、數(shù)據(jù)的處理和鋼纖維再生混凝土梁的破壞特征的研究分析后，試驗得要的結(jié)論有以下幾點：
　　（1）在鋼纖維體積率合適的情況下，鋼纖維可以有效的影響再生混凝土梁的裂縫發(fā)展。但是鋼纖維摻量超過限度之后，會阻礙再生混凝土梁內(nèi)部骨料之間的粘接，力學(xué)性能反而下降。
　?。?）根據(jù)三組試驗的鋼纖維再生混凝土梁在荷載施加過程中，觀測梁撓度的變化，基于材料力學(xué)有關(guān)簡支梁的最大撓度fmax的闡述，可以基本確定，通過加入鋼纖維導(dǎo)致再生混凝土梁的彈性模

6、量發(fā)生變化，且鋼纖維摻量與再生混凝土彈性模量的變化關(guān)系呈負相關(guān)關(guān)系。
　?。?）根據(jù)對試驗加載的鋼纖維再生混凝土梁內(nèi)部單元體主應(yīng)力跡線的描繪結(jié)果，發(fā)現(xiàn)單元體在梁內(nèi)的不同部位，主應(yīng)力跡線的變化趨勢不同。靠近梁中部的單元體的主應(yīng)力跡線的變化比較平緩，靠近梁外部的單元體的主應(yīng)力跡線的變化比較迅速，尤其當單元體在梁受剪區(qū)左側(cè)（靠近梁端部時）單元體的主應(yīng)力跡線的變化最為劇烈。
　?。?）隨著鋼纖維體積率的提高，鋼纖維再生混凝土的承載力

7、總體上是提高的，并且按鋼纖維體積率V=-17.5ρ2+75ρ+55的關(guān)系變化。
　?。?）根據(jù)對三根鋼纖維再生混凝土梁撓度—荷載曲線的積分計算，得到鋼纖維體積率為1％的再生混凝土梁在破壞前吸收能量最多，其次為鋼纖維體積率為1.5%的再生混凝土梁，吸收能量最少的是不摻加鋼纖維的再生混凝土梁。這是由于鋼纖維的摻入對再生混凝土的彈性模量產(chǎn)生了影響，使鋼纖維再生混凝土的吸收能量的效果較再生混凝土更好。在地震作用時，結(jié)構(gòu)在破壞之前可以吸收更