鋼纖維輕骨料混凝土性能與疊澆梁受彎性能研究.pdf

1、輕骨料混凝土具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、抗震性能和耐久性能好等優(yōu)點(diǎn)，越來(lái)越多地被應(yīng)用于土木工程中。在輕骨料混凝土中摻入鋼纖維配制的鋼纖維輕骨料混凝土(簡(jiǎn)稱SFRLC)，不僅具有輕骨料混凝土的各種優(yōu)點(diǎn)，而且能顯著提高輕骨料混凝土的抗拉、抗裂性能和韌性，改善混凝土結(jié)構(gòu)的延性、抗疲勞性能和耐久性能。因此，開展鋼纖維輕骨料混凝土材料與構(gòu)件性能試驗(yàn)與理論研究具有重要的應(yīng)用價(jià)值與理論意義。為充分利用鋼纖維輕骨料混凝土和普通混凝土的優(yōu)點(diǎn)，作者提出了一種新型結(jié)構(gòu)形

2、式:在下部一定高度的鋼纖維輕骨料混凝土上同期現(xiàn)澆普通混凝土組成的疊澆梁。本文采用不同配合比方法進(jìn)行鋼纖維輕骨料混凝土配合比設(shè)計(jì)，通過(guò)系列試驗(yàn)研究了不同參數(shù)對(duì)鋼纖維輕骨料混凝土基本性能的影響，對(duì)所提出的新型鋼纖維輕骨料混凝土疊澆梁（簡(jiǎn)稱SFRLCB）開展了系統(tǒng)試驗(yàn)研究和理論分析，所完成的主要工作和取得的結(jié)論:
　　(1)采用松散體積法對(duì)鋼纖維機(jī)制砂輕混凝土和鋼纖維全輕混凝土(簡(jiǎn)稱SFRFLC)進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)，系統(tǒng)研究了水灰比、水泥用

3、量、砂率及鋼纖維體積率等參數(shù)對(duì)混凝土性能的影響。結(jié)果表明:機(jī)制砂輕混凝土的抗壓強(qiáng)度及彈性模量、劈裂抗拉強(qiáng)度和軸心抗拉強(qiáng)度均隨水灰比的增大而減小，但抗彎強(qiáng)度受水灰比的影響不明顯;當(dāng)水泥用量較高時(shí)，砂率對(duì)混凝土軸心抗拉強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度的影響較小;當(dāng)水泥用量較低時(shí)，混凝土的軸心抗拉強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度受砂率和水泥用量的關(guān)聯(lián)影響，砂率對(duì)混凝土劈裂抗拉強(qiáng)度的影響不明顯。全輕混凝土的強(qiáng)度受砂率、水灰比及水泥用量的關(guān)聯(lián)影響，其強(qiáng)度值主要取決于水泥砂漿及陶粒強(qiáng)

4、度的強(qiáng)弱;存在使混凝土各強(qiáng)度指標(biāo)達(dá)到最佳值的水泥用量、水灰比及砂率。摻加鋼纖維顯著增強(qiáng)了機(jī)制砂輕混凝土的劈裂抗拉強(qiáng)度和軸心抗拉強(qiáng)度，明顯提高了全輕混凝土的抗彎強(qiáng)度。
　　(2)采用考慮鋼纖維裹漿厚度的直接設(shè)計(jì)方法進(jìn)行高強(qiáng)鋼纖維全輕混凝土配合比設(shè)計(jì)，系統(tǒng)研究了鋼纖維體積率、水灰比、鋼纖維裹漿厚度及砂率對(duì)高強(qiáng)鋼纖維全輕混凝土性能的影響。結(jié)果表明:按考慮裹漿厚度的直接設(shè)計(jì)方法配制的高強(qiáng)鋼纖維全輕混凝土，能滿足拌合物工作性能、干表觀密度和

5、強(qiáng)度的要求。隨著鋼纖維體積率的增加，高強(qiáng)鋼纖維全輕混凝土立方體抗壓強(qiáng)度、軸心抗壓強(qiáng)度和軸心抗拉強(qiáng)度均有所提高，劈裂抗拉強(qiáng)度顯著提高。經(jīng)綜合分析，確定鋼纖維全輕混凝土最佳鋼纖維裹漿厚度為1.0mm。
　　(3)對(duì)試驗(yàn)中采用不同配合比方法的鋼纖維輕骨料混凝土的劈裂抗拉強(qiáng)度和軸心抗拉強(qiáng)度的關(guān)系進(jìn)行了分析研究，結(jié)果表明:該類輕骨料混凝土劈裂抗拉強(qiáng)度與軸心抗拉強(qiáng)度的比值隨輕骨料性質(zhì)和鋼纖維特征含量的變化而變化，建議輕骨料混凝土和鋼纖維輕骨料

6、混凝土抗拉強(qiáng)度采用軸心抗拉強(qiáng)度法測(cè)定。
　　(4)考慮水泥用量、水灰比及鋼纖維體積率變化，進(jìn)行了鋼纖維全輕混凝土抗凍性能試驗(yàn)研究。結(jié)果表明:鋼纖維全輕混凝土的抗凍性能受水泥用量及水灰比的影響，摻入鋼纖維可顯著提高全輕混凝土的抗凍性能。與相對(duì)動(dòng)彈性模量相比，抗彎強(qiáng)度損失率對(duì)凍融循環(huán)更為敏感。建議對(duì)承受彎曲作用為主的鋼纖維輕骨料混凝土構(gòu)件，采用抗彎強(qiáng)度損失率作為抗凍性能的1個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)。
　　(5)系統(tǒng)進(jìn)行了42根鋼筋鋼纖維全輕混

7、凝土疊澆梁、12根鋼筋混凝土梁和4根鋼筋鋼纖維全輕混凝土梁的受彎性能試驗(yàn)。結(jié)果表明:3類試驗(yàn)梁的破壞形態(tài)基本相似，均為適筋破壞;鋼纖維摻量、疊澆高度對(duì)試驗(yàn)梁極限承載力具有較大影響，且變化規(guī)律與配筋率相關(guān);縱筋配筋率顯著影響試驗(yàn)梁的極限承載力，受壓區(qū)混凝土強(qiáng)度等級(jí)對(duì)疊澆梁的極限承載力影響較小。根據(jù)理論分析和試驗(yàn)結(jié)果，建立了鋼筋鋼纖維全輕混凝土疊澆梁受彎承載力的計(jì)算模型和計(jì)算方法，提出了疊澆梁鋼纖維全輕混凝土最小高度和最佳高度計(jì)算公式。

8、r>　　(6)結(jié)合試驗(yàn)梁的研究成果，分析了鋼纖維體積率、普通混凝土強(qiáng)度等級(jí)、縱向受拉鋼筋配筋率和鋼纖維全輕混凝土截面高度等參數(shù)對(duì)疊澆梁正截面抗裂彎矩的影響規(guī)律。結(jié)果表明:疊澆梁受壓區(qū)混凝土與受拉區(qū)鋼纖維全輕混凝土的截面高度存在較優(yōu)值，受壓區(qū)高強(qiáng)混凝土保障了疊澆梁正截面的較高抗裂彎矩;適當(dāng)?shù)目v向受拉鋼筋配筋率有利于提高疊澆梁的正截面抗裂彎矩;鋼纖維對(duì)疊澆梁正截面抗裂彎矩的提高與其對(duì)全輕混凝土抗拉強(qiáng)度的提高是一致的。結(jié)合理論計(jì)算分析，提出了