煤矸石型自密實(shí)混凝土梁受彎性能試驗(yàn)研究.pdf

1、我國(guó)作為發(fā)展中國(guó)家，主要能源以煤炭為主。煤炭占能源消耗的75％左右。煤矸石作為煤的伴生巖石，同時(shí)是固體廢棄物，在煤炭開采和洗煤加工的過程中被分離出來。據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)字顯示，目前我國(guó)煤矸石的排放量約占到煤炭開采總量的15％左右，伴隨著優(yōu)質(zhì)煤炭資源的枯竭，開采比例可能還會(huì)增加。大量的煤矸石廢棄堆放，一方面占用了大量的耕地、林地、居民用地和工礦用地，破壞了地貌景觀，同時(shí)會(huì)自燃產(chǎn)生CO和SO2等有毒氣體，污染大氣、農(nóng)田和水體，甚至?xí)＜暗饺松戆踩?

2、br>　　本文制作了3種粉煤灰摻量比為0％、10％、20％和4種煤矸石摻量比為0％、15％、30％、45％的12組試塊，通過煤矸石型自密實(shí)混凝土試塊的抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，來研究不同粉煤灰摻入比、不同煤矸石取代率對(duì)煤矸石型自密實(shí)混凝土流動(dòng)度、塌落度、抗壓強(qiáng)度及彈性模量等影響及變化規(guī)律。并在最佳配合比下制作12根煤矸石型自密實(shí)混凝土試驗(yàn)梁，研究?jī)烧咦兞繉?duì)試驗(yàn)梁的裂縫發(fā)展、開裂荷載、極限承載力、跨中撓度等，及進(jìn)行ANSYS軟件模擬分析，并與試驗(yàn)值進(jìn)

3、行對(duì)比分析對(duì)比，其研究結(jié)果如下:
　　(1)煤矸石型自密實(shí)混凝土?xí)S著煤矸石摻量的增加，流動(dòng)性和塌落流動(dòng)度會(huì)降低，其中最小的為煤矸石摻量為45％時(shí)，而粉煤灰的摻入會(huì)增加流動(dòng)性和塌落流動(dòng)度，且粉煤灰摻入20％效果最為明顯;一定比例摻量的煤矸石和粉煤灰可提高煤矸石自密實(shí)混凝土強(qiáng)度，當(dāng)煤矸石摻量為30％，粉煤灰摻量為20％時(shí)能達(dá)到最大強(qiáng)度值，與普通混凝土組相比提高9.3％，考慮其安全因素和經(jīng)濟(jì)因素，認(rèn)為C3組為最佳配合比，配合比為:砂∶

4、碎石∶煤矸石∶水泥∶粉煤灰∶水∶減水劑=839.45∶618.1∶264.9∶416∶104∶149.603∶13，此時(shí)隨著煤矸石摻量的繼續(xù)增加，其抗壓強(qiáng)度將會(huì)降低。
　　(2)在粉煤灰摻量在0％、10％、20％范圍內(nèi)變化過程中，當(dāng)煤矸石摻量為30％時(shí)，達(dá)到最大的開裂荷載，即出現(xiàn)第一條垂直裂縫和斜裂縫時(shí)荷載最大;粉煤灰的摻入可提高開裂荷載，與普通組對(duì)比平均提高11.1％，從試驗(yàn)梁破壞形態(tài)圖中可知，最寬裂縫均出現(xiàn)在兩個(gè)施加荷載之間;

5、除了粉煤灰摻量為10％外，當(dāng)煤矸石摻量為30％時(shí)，跨中撓度達(dá)到最小值，剛度最大，當(dāng)摻量為45％時(shí)，跨中撓度達(dá)到最大值，剛度最小;當(dāng)粉煤灰摻量為10％時(shí)，普通自密實(shí)混凝土梁的跨中撓度值為最小，剛度最大，而煤矸石型自密實(shí)混凝土梁均小于普通混凝土梁。
　　(3)通過試驗(yàn)梁的試驗(yàn)所得值與普通混凝土梁的理論計(jì)算值繼續(xù)對(duì)比分析，并通過MATLAB等軟件，擬合出煤矸石型自密實(shí)混凝土梁抗彎性能的帶修正系數(shù)K的參考計(jì)算公式:Mu=K·α1fck/1

6、.4bx（h0-x/2），K=0.0017x21+0.0148x1+1.0122
　　(4)通過利用ANSYS有限元軟件對(duì)煤矸石型自密實(shí)混凝土梁和普通混凝土梁的開裂荷載、極限承載力及跨中撓度的應(yīng)力圖形進(jìn)行模擬分析，并與試驗(yàn)值進(jìn)行對(duì)比分析，開裂荷載和極限承載力隨著煤矸石的摻量增加，其荷載值先增加后降低，且跨中撓度的應(yīng)力圖形與普通混凝土梁的應(yīng)力圖形較為吻合，最終，將梁的屈服荷載和極限荷載的試驗(yàn)值和軟件模擬值的函數(shù)關(guān)系擬出，其參考方程為