钢纤维再生混凝土性能及其计算方法

发布时间：2020-05-19 13:52

【摘要】：随着我国基础建设的深入发展,既有建筑物拆除、维修和加固产生的废旧混凝土越来越多,将废旧混凝土加工成再生骨料循环利用是实现基础建设可持续发展的有效方法。由于再生混凝土性能低于普通混凝土,目前主要应用于路基和路面铺装等非承重结构中。再生混凝土中加入钢纤维形成钢纤维再生混凝土(SFRAC),使得其韧性和强度得以提高,推动再生混凝土在承重结构中的应用。本文在国家自然科学基金重点项目“钢纤维再生混凝土及其结构计算理论与设计方法”(U1704254)的资助下,重点研究了SFRAC单轴受压性能、与钢筋粘结性能和梁正截面受弯性能,建立了相应的计算模型。主要内容如下:(1)通过15组SFRAC配合比共90个150mm×150mm×150mm立方体试件的抗压和劈拉试验,90个150mm×150mm×300mm棱柱体试件的抗压和弹性模量试验,探讨了钢纤维体积率、再生骨料取代率和水灰比对SFRAC拉压强度和弹性模量的影响,分别建立了考虑再生骨料取代率和钢纤维体积率影响的SFRAC拉压强度和弹性模量计算公式以及钢纤维再生混凝土单轴受压本构模型。(2)通过15组钢纤维再生混凝土配合比共90个150mm×150mm×150mm试件的中心拉拔试验,得到了各级荷载作用下钢筋与钢纤维再生混凝土粘结应力和相对粘结滑移沿粘结区段的分布,探讨了水灰比、再生骨料取代率和钢纤维体积率对粘结试件破坏模式、粘结滑移曲线和粘结强度的影响,建立了考虑再生骨料取代率和钢纤维体积率影响的粘结应力-滑移本构关系模型。(3)通过13根SFRAC梁正截面受弯性能试验,分析了钢纤维、再生骨料和水灰比对SFRAC梁开裂弯矩、极限承载力、跨中截面挠度和裂缝分布及发展的影响。考虑钢纤维和再生骨料对截面塑性区高度的影响,提出了SFRAC梁开裂弯矩的计算方法及公式;基于本文提出的钢纤维再生混凝土单轴受压本构模型,推导了梁受压区等效矩形应力图的应力值和受压区高度系数,考虑截面开裂后受拉区钢纤维的抗拉作用,提出了受拉区等效矩形应力的计算方法及公式,建立了SFRAC梁正截面承载力的计算模型及公式;结合国内外现行规范,分别建立了正常使用阶段SFRAC梁基于有效惯性矩法的刚度计算模型及公式,基于解析法的刚度计算模型及公式;建立了基于粘结滑移理论的裂缝宽度及间距的计算模型及公式。
【图文】：

级配曲线,天然骨料,再生骨料,钢纤维

（a）天然骨料（b）再生骨料（c）钢纤维图 2.1 天然骨料、再生骨料钢纤维表 2.2 粗骨料性能指标颗粒级配/mm表观密度/kg.m-3堆积密度/kg.m-3吸水率/%针片状含量%含泥量/%孔隙率/%压碎指标/%再生骨料5~202660 1410 3.74 1.4 0.423 47 13.5天然骨料5~202730 1360 0.6 3.2 0.925 40 12.0（3）细骨料细骨料采用细度模数为 2.75 的级配良好的天然中砂，依据规范 DL/T5151—2001《水工混凝土砂石料试验规程》和 GB/T14684—2011《建筑用砂》的要求测试细骨料的各项性能指标见表 2.3，级配曲线见图 2.2。各项测试指标符合规范相关要求。表 2.3 细骨料性能指标细度模数/mm表观密度/kg.m-3松散堆积密度/kg.m-3紧密堆积密度/kg.m-3含泥量%孔隙率/%

单轴受压,钢纤维

2 上述标准试件尺寸。设计了 10 种 SFRAC 配合比；同时骨料混凝土共 5 组，其水灰比、砂率和再同，仅不掺加钢纤维。具体的钢纤维再示混凝土配合比，，浇筑 150mm×150mm件均采用强制式机械搅拌机搅拌，振动规定龄期后，在附加刚性组件的 WHY下钢纤维再生混凝土应力-应变全曲线试移计测量荷载与位移，见图 2.4。正式加压对中，然后以 0.1mm /min 的速率进行程中，采用静态应变采集系统自动采集
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU528.572

【参考文献】