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、高強、抗震性能和耐久性能好等優(yōu)點，越來越多地被應用于土木工程中。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(簡稱SFRLC)，不僅具有輕骨料混凝土的各種優(yōu)點，而且能顯著提高輕骨料混凝土的抗拉、抗裂性能和韌性，改善混凝土結構的延性、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件性能試驗與理論研究具有重要的應用價值與理論意義。為充分利用鋼纖維輕骨料混凝土和普通混凝土的優(yōu)點，作者提出了一種新型結構形

2、式:在下部一定高度的鋼纖維輕骨料混凝土上同期現澆普通混凝土組成的疊澆梁。本文采用不同配合比方法進行鋼纖維輕骨料混凝土配合比設計，通過系列試驗研究了不同參數對鋼纖維輕骨料混凝土基本性能的影響，對所提出的新型鋼纖維輕骨料混凝土疊澆梁（簡稱SFRLCB）開展了系統試驗研究和理論分析，所完成的主要工作和取得的結論:
　　(1)采用松散體積法對鋼纖維機制砂輕混凝土和鋼纖維全輕混凝土(簡稱SFRFLC)進行配合比設計，系統研究了水灰比、水泥用

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

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

5、強度的要求。隨著鋼纖維體積率的增加，高強鋼纖維全輕混凝土立方體抗壓強度、軸心抗壓強度和軸心抗拉強度均有所提高，劈裂抗拉強度顯著提高。經綜合分析，確定鋼纖維全輕混凝土最佳鋼纖維裹漿厚度為1.0mm。
　　(3)對試驗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度和軸心抗拉強度的關系進行了分析研究，結果表明:該類輕骨料混凝土劈裂抗拉強度與軸心抗拉強度的比值隨輕骨料性質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、混凝土抗拉強度采用軸心抗拉強度法測定。
　　(4)考慮水泥用量、水灰比及鋼纖維體積率變化，進行了鋼纖維全輕混凝土抗凍性能試驗研究。結果表明: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。與相對動彈性模量相比，抗彎強度損失率對凍融循環(huán)更為敏感。建議對承受彎曲作用為主的鋼纖維輕骨料混凝土構件，采用抗彎強度損失率作為抗凍性能的1個評價指標。
　　(5)系統進行了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。結果表明:3類試驗梁的破壞形態(tài)基本相似，均為適筋破壞;鋼纖維摻量、疊澆高度對試驗梁極限承載力具有較大影響，且變化規(guī)律與配筋率相關;縱筋配筋率顯著影響試驗梁的極限承載力，受壓區(qū)混凝土強度等級對疊澆梁的極限承載力影響較小。根據理論分析和試驗結果，建立了鋼筋鋼纖維全輕混凝土疊澆梁受彎承載力的計算模型和計算方法，提出了疊澆梁鋼纖維全輕混凝土最小高度和最佳高度計算公式。

8、r>　　(6)結合試驗梁的研究成果，分析了鋼纖維體積率、普通混凝土強度等級、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對疊澆梁正截面抗裂彎矩的影響規(guī)律。結果表明: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)高強混凝土保障了疊澆梁正截面的較高抗裂彎矩;適當的縱向受拉鋼筋配筋率有利于提高疊澆梁的正截面抗裂彎矩;鋼纖維對疊澆梁正截面抗裂彎矩的提高與其對全輕混凝土抗拉強度的提高是一致的。結合理論計算分析，提出了