塑钢纤维与钢纤维增强轻骨料混凝土力学性能的试验研究

论文摘要

轻骨料混凝土在抗震性能、经济性以及生态环保等方面均比普通混凝土有显著优势，但是其弹性模量小，徐变、收缩大及易产生脆性破坏等缺陷，严重制约着轻骨料混凝土在土木工程中的广泛应用。现有研究表明掺入钢纤维能有效地提高轻骨料混凝土的力学性能，而塑钢纤维有着类似钢纤维的外观，并且具有密度低、造价低、不易锈蚀等优点，更适合轻骨料混凝土轻质的结构特点，因此，研究塑钢纤维增强轻骨料混凝土的力学性能对轻骨料混凝土在土木工程结构中的推广有着深远意义。通过开展不掺纤维轻骨料混凝土、掺钢纤维轻骨料混凝土（体积率掺量分别为0.5%，1.0%，1.5%，2.0%，2.5%）和掺塑钢纤维轻骨料混凝土（体积率掺量分别为0.5%，0.7%，0.9%，1.1%，1.3%）试件的力学性能试验，重点研究了这三种试件在抗压强度、弯拉强度、抗冲击强度及弯曲韧性等方面的差异，结果表明：（1）塑钢纤维与钢纤维对强度为LC30的轻骨料混凝土的抗压强度增强作用不明显。（2）钢纤维对轻骨料混凝土抗折强度的增强作用较大但塑钢纤维对抗折强度的提高作用不明显；体积率掺量为0.5%~1.1%的塑钢纤维对轻骨料混凝土等效弯曲强度的增强作用类似于钢纤维，体积率掺量为1.3%时的塑钢纤维对轻骨料混凝土等效弯曲强度的增强作用小于钢纤维。（3）钢纤维增强轻骨料混凝土在冲击荷载作用下的初裂耗能、破坏耗能随纤维体积率掺量的增大而逐步提高；体积率掺量小于1.1%时，塑钢纤维对轻骨料混凝土初裂耗能的增强作用类似于钢纤维，对轻骨料混凝土破坏耗能的增强作用大于钢纤维；体积率掺量为1.3%时，塑钢纤维对轻骨料混凝土初裂耗能的增强作用小于钢纤维，对轻骨料混凝土破坏耗能的增强作用仍大于钢纤维。（4）塑钢纤维与钢纤维的掺入均可减缓轻骨料混凝土受荷时的变形速度，改善其破坏特征，使轻骨料混凝土由脆性破坏转变为具有一定塑性的破坏形态。塑钢纤维与钢纤维掺入对轻骨料混凝土力学性能的影响规律表明：体积率掺量在一定范围内，塑钢纤维在保持轻骨料混凝土质轻的特征条件下具有与钢纤维相仿的力学性能效果。此项研究为轻骨料混凝土广泛应用于承重结构奠定了基础，对轻骨料混凝土结构的发展具有深远意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究的目的和意义
• 1.3 国内外研究现状
• 1.3.1 轻骨料混凝土的发展及研究现状
• 1.3.2 纤维增强轻骨料混凝土的研究现状
• 1.4 本文研究的主要内容
• 2 试验概况
• 2.1 试验材料
• 2.2 试验设计
• 2.2.1 纤维增强轻骨料混凝土配合比
• 2.2.2 试验分组
• 2.2.3 试验内容
• 2.2.4 试验设备
• 2.2.5 试件尺寸设计
• 2.3 试件制作
• 2.3.1 混凝土搅拌
• 2.3.2 试件成型及养护
• 3 纤维增强轻骨料混凝土抗压性能试验研究
• 3.1 立方体抗压试验
• 3.2 试验步骤
• 3.3 受压破坏试验现象和破坏特征
• 3.4 试验结果与分析
• 3.4.1 抗压强度试验结果
• 3.4.2 试验结果分析
• 3.4.3 纤维对轻骨料混凝土抗压强度的影响原因
• 3.5 本章小结
• 4 纤维增强轻骨料混凝土弯拉性能试验研究
• 4.1 抗折强度试验
• 4.1.1 试验步骤
• 4.1.2 试验结果
• 4.1.3 试验结果分析
• 4.1.4 纤维对轻骨料混凝土抗折强度的影响原因
• 4.2 弯曲韧性试验
• 4.2.1 试验步骤
• 4.2.2 试验结果
• 4.2.3 试验结果分析
• 4.2.4 弯曲韧性试验结果的拟合
• 4.3 弯拉性能试验现象和破坏特征
• 4.4 本章小结
• 5 纤维增强轻骨料混凝土弯折冲击性能试验研究
• 5.1 弯折冲击性能试验
• 5.2 试验步骤
• 5.3 冲击试验现象和破坏特征
• 5.4 试验结果与分析
• 5.4.1 纤维增强轻骨料混凝土初裂耗能
• 5.4.2 初裂耗能试验结果的拟合
• 5.4.3 纤维增强轻骨料混凝土破坏耗能
• 5.4.4 破坏耗能试验结果的拟合
• 5.4.5 纤维增强轻骨料混凝土破坏耗能与初裂耗能比值
• 5.5 本章小结
• 6 结论和展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢