钢纤维高强轻骨料混凝土力学性能及韧性研究

发布时间：2020-09-30 00:50

　　高强轻骨料混凝土(HLAC)因高强轻质的性能优势被广泛应用于高层建筑柔性地基、水工海洋工程、高层和大跨结构及各类土木工程,然而其脆性随强度的提高更加明显。为了改善HLAC的高脆性,选用13mm微细型(长径比65)、25mm端钩型(长径比50)和30mm波纹钢纤维(长径比38)对HLAC进行改性研究。(1)在HLAC中加入不同类型钢纤维,主要探究钢纤维类型、体积率、混杂比对HLAC抗压、劈裂抗拉、抗折强度等基本力学性能的影响。研究表明,HLAC各项强度基本随纤维体积率的增加呈降幅增长,且大体积率下工作性较差,建议微细型和大尺寸钢纤维的掺量分别为0.5%~1.0%和1.0%~1.5%。同体积率下,微钢纤维对HLAC各项强度增强效应均最好,尤其对劈裂抗拉强度提高显著。大尺寸端钩钢纤维对HLAC抗折强度改善效果较好,而波纹钢纤维对各项强度的增强提高效果均较差,尤其对HLAC抗压和抗折基本没有影响。适量混杂比的混杂钢纤维对HLAC力学性能具有正混杂效应,但混杂效应不明显。(2)通过四点抗折法采集了非标准小梁试件的荷载-位移曲线,并结合日本规程JSCE-SF4、规范CECS13:2009和JG/T 472-2015对不同钢纤维高强轻骨料混凝土(SFHLAC)的韧度因子、承载力变化系数、等效弯曲强度比等韧性指标进行评价。研究表明,SFHLAC的韧度因子和韧性指数均随纤维体积率的增加而增大,而SFHLAC的弹塑性属性主要受纤维类型的影响。同体积率下,微细钢纤维改善HLAC韧性和延性的效果最好,端钩钢纤维在大变形阶段的增韧较差,而波纹钢纤维在整个变形阶段增韧最差。适量微细型和大尺寸混杂钢纤维可以提高SFHLAC在大变形下的韧性。等效弯曲强度比无法清晰反映不同纤维体积率、砂率和水灰比等引起的韧性差异,采用等效弯曲强度比进行韧性评价要视情况而定。(3)采用双面直接试验测定了SFHLAC的剪切性能,主要研究了纤维类型、纤维体积率对SFHLAC剪切强度和韧性的影响。研究表明,钢纤维对HLAC剪切性能改善效果较好,剪切增强效应受剪切面纤维“桥架”数量影响,微细钢纤维对HLAC的剪切强度和韧性改善尤为显著,在低体积率下(0.5%~1.0%)的剪切增强更佳。(4)拟合分析了SFHLAC各项强度规律和相互关系。分析表明,拟合公式可以较吻合的反映钢纤维高强陶粒轻骨料混凝土的强度规律,可以为相关工程和研究提供借鉴。
【学位单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TU528
【部分图文】：

轻骨料混凝土,典型工程

[2]。国外较早推广和应用轻骨料混凝土，先后修筑了大量轻骨料混凝土经典工程（图1.1）。美国（1969）在软土地基上建成 52 层，高 217.6m 的休斯敦贝壳广场大厦，降低了基础处理的技术难度和经济费用[3]（图 1.1（b））；挪威采用 LC60 高强轻骨料混凝土先后建成了Boknasundet ，Salhus，Stolma ，Raftsundet ，Raftsund（图 1.1（a））等众多悬臂桥，这些桥梁主跨采用轻骨料混凝土箱梁

轻骨料混凝土,典型工程

进步使 HLAC 制备技术不断成熟。近年，HLAC 在我国大跨和高层建筑领域取得了蓬勃的发展，出现了较多代表性的经典工程（南京国际展览中心（图 1.2（a））、珠海国际会议中心（图 1.2（b））、孝襄高速公路团山河大桥、上海卢浦大桥（图 1.2（c））天津永定新河大桥（图 1.2（d））等），这些成功工程案例充分展现出了轻骨料混凝土的优良性能。（a）南京国际会展中心（b）珠海国际会展中心

页岩陶粒,碎石,钢纤维

图 2.2 碎石页岩陶粒外貌形态四通化建有限公司生产的级粉煤灰（FA），司生产的试验室专用微硅粉（SF），SIO2含量≥9大业金属纤维有限公司生产的 13mm 微细钢纤维制造厂生产的 30mm 剪切波纹型钢纤维，钢图 2.3；表 2.4 钢纤维性能参数长度/mm 等效直径/mm 长径比抗拉强度/M 13mm 0.2 65 ≥2850 25mm 0.5 50 ≥1000 32mm 0.8 38 ≥650

【参考文献】