不同掺量的回收钢纤维增强梁柱节点性能研究

发布时间：2020-08-07 03:37

【摘要】：我国拥有全球最大的汽车市场,而汽车轮胎又是消耗品,被称为“黑色污染”的废旧轮胎数量每年仍然持续上涨。面对如此庞大的废旧轮胎,回收利用直接关切到资源的重新利用。制备轮胎的骨架材料-----钢丝,为了保证产品的高强度和高韧性,都是由优质碳素钢经拉丝后制成,表面镀黄钢或青铜,性能比普通钢纤维强很多。工业回收废旧轮胎胎圈中的钢丝基本都回炉炼成低品质钢,本文将利用轮胎里的钢丝制备成钢纤维代替市场上的钢纤维,这不仅能更好地利用钢丝,也能生产出更高性能的钢纤维。如果将回收的钢纤维掺入到混凝土中,尤其掺入到关键部位、关键位置,如梁柱节点核心区,在水平地震作用下与普通混凝土的节点相比较,可以提高混凝土结构的耗能能力,使资源得到经济合理又有成效的利用,同时避免了资源浪费。本文进行了不同体积掺量的回收钢纤维混凝土的基本力学性能试验,分析了不同掺量的回收钢纤维对混凝土抗拉、抗压等力学性能的影响,试验研究果表明,当回收钢纤维体积掺量为2%时,试块的极限拉伸应变可以达到2.4%,且回收钢纤维混凝土试件的变形能力和韧性特征也更加显著。通过进行4个不同体积掺量下的回收钢纤维混凝土梁柱边节点与1个普通混凝土梁柱节点在低周往复荷载作用下的试验,描述了5个T型节点初裂、通裂、极限、破坏四个阶段裂缝的开展情况,比较核心区及梁端出现密集的裂缝形态,确定梁柱节点的核心区剪切破坏和梁端的弯曲破坏;对5个梁柱边节点所得的荷载--变形曲线及骨架曲线,对比分析节点的刚度退化、强度退化,综合判断节点的延性及耗能能力等抗震性能,发现回收钢纤维混凝土材料对改善节点的抗震性能和提高核心区抗剪能力起到很大作用,并且提高效果随着回收钢纤维体积掺量的增加而更加明显。利用Abaqus有限元分析软件,合理定义材料属性,充分考虑试验条件,找到与实验条件相符合的边界条件对其模拟计算,将模拟结果与试验结果进行对比,结果表明两者能够很好地吻合。
【学位授予单位】：吉林建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU377
【图文】：

混凝土试块

Ⅳ 480 675 1085 117 7.7 170 Ⅴ 478 669 1064 156 8.3 176 P--普通混凝土节点；JDR--回收钢纤维混凝土节点，其中，Ⅰ、Ⅱ收钢纤维体积掺量分别为 0%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%）件制备了使回收钢纤维在试件中均匀乱向分布，在投料次序和搅拌27]，具体步骤如下：按计算好的设计比例将砂，石投入搅拌斗；在干料中加入适量的回收钢纤维（详见使用配比）；干拌，一般干搅一分钟至二分钟即可；再加水进行混凝土搅拌并再搅拌 3 分钟左右。

装置图,液压伺服,试验机

图 2-2 液压伺服试验机图 2-3 破坏后的试块Fig 2-2 hydraulic Servo testing Machine Fig 2-3diagram after Breaking把试验所得的数据处理方法：如果三个数值中的最大值或最小值中与中间值的差值超过中间值的 15%，则取中间值作为该组试块的强度值；如果两值均超过中间值的 15%，则该组数据作废；否则以 3 个试块强度的算术平均值作为该组试块的强度值[31]。2.2.2 劈拉试验选取同条件养护下同龄期的边长为 150mm 的立方体试块作为试验材料，试验分为五组，每组 3 块，试验装置如图 2.2，装置图中钢垫弧形垫块顶面的直径 150mm，长度大于立方体试块边长，木质板的厚度为 4mm，宽度为 20mm,要求垫层不得重复使用。

装置图,试块,中间值,立方体试块

【参考文献】