不同鋼纖維體積率下再生混凝土梁抗剪性能試驗(yàn)研究.pdf

1、目前，我國(guó)的城市在擴(kuò)建和改建的速度明顯加快。在這個(gè)過程中對(duì)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(guó)已成為世界第一大經(jīng)濟(jì)體。中國(guó)在對(duì)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(guó)對(duì)資源的使用和廢棄物的處理仍然沒有嚴(yán)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(guó)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(duì)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(duì)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(jìn)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(shí)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(duì)舊有混凝土進(jìn)行再次使用時(shí)就會(huì)面臨再生混凝土在強(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)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(xiàng)力學(xué)性能都有很好的提高。若經(jīng)過試驗(yàn)證實(shí)這種辦法是可行的，那么將會(huì)改變土木工程行業(yè)對(duì)自然環(huán)境粗放式消耗的面貌。這對(duì)我國(guó)自然環(huán)境的保護(hù)與恢復(fù)有十分重要的意義。
　　本次試驗(yàn)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(yàn)加載過程中隨時(shí)測(cè)定鋼筋和混凝土的應(yīng)變量，并在試驗(yàn)加載完畢后觀察其變形和破壞特點(diǎn)，把數(shù)據(jù)與現(xiàn)象結(jié)合在一起對(duì)鋼纖維再生混凝土的力學(xué)性能進(jìn)行研究。本次試驗(yàn)以鋼纖維的體積率作為變量，對(duì)鋼纖維再生混凝土梁的承載力進(jìn)行計(jì)算和分析。根據(jù)擬合的數(shù)學(xué)公式和有關(guān)的國(guó)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(jì)算方法。
　　經(jīng)過對(duì)試驗(yàn)

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(yàn)得要的結(jié)論有以下幾點(diǎn)：
　?。?）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(huì)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(yàn)的鋼纖維再生混凝土梁在荷載施加過程中，觀測(cè)梁撓度的變化，基于材料力學(xué)有關(guān)簡(jiǎn)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(fù)相關(guān)關(guān)系。
　?。?）根據(jù)對(duì)試驗(yàn)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(shì)不同?？拷褐胁康膯卧w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(dāng)單元體在梁受剪區(qū)左側(cè)（靠近梁端部時(shí)）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。
　　（5）根據(jù)對(duì)三根鋼纖維再生混凝土梁撓度—荷載曲線的積分計(jì)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(duì)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(shí)，結(jié)構(gòu)在破壞之前可以吸收更