玻化微珠再生混凝土梁力学性能试验研究

摘要

目前我国已经进入全新的十三五规划期间，可持续发展在规划中的重要性越来越高，而国内随着现代化进程的不断加快，资源消耗和社会发展之间的矛盾不断加剧。建筑能耗也随着现代化发展而不断增加，在国家总能耗的比重已经达到百分之二十七，已经追赶上工业能耗和交通运输能耗的步伐，成为第3大能耗行业，而且随着城镇化的不断发展，全国建筑总面积不断增加，同时随着逐步迈进小康社会，人民的生活水平不断提高，对居住条件的要求也相应增加，建筑能耗在未来一段时间内会继续呈不断上升的趋势。在建筑能耗中的北部寒冷地区的供暖和南部炎热地区的空调降温所占的比重较大，可达百分之二十，因此建筑物的节能减排将是降低建筑能耗的一个重要方式。
　　楼房及公共建筑的外围护结构是目前建筑物保持内部温度的主要结构体系，因此通过不断改善外围护结构是提高建筑保持温度的重要突破口。为了降低楼房及公共建筑的能耗，考虑通过降低外围护结构的导热系数来减少内部环境和外部环境之间的热量传导，以此减少供热和空调降温所产生的能耗。
　　目前对外墙体的减少热量传导的研究较多，本文主要对外围护结构的梁这个容易产生冷桥的薄弱点进行研究。为了降低热量传导，降低导热系数，主要考虑对混凝土进行改善，通过在混凝土拌合过程中加入玻化微珠材料，来降低混凝土整体的导热情况。但是通过对已有的掺加玻化微珠的混凝土试验研究进行文献考察，可以发现混凝土在添加玻化微珠后，其导热系数明显降低，整体重量也减少很多，但其混凝土的力学性能也相应降低。考虑到整体的环保问题和掺加后强度较低的缺陷，设计使用环保材料，用再生骨料替代部分天然骨料，为了改善其强度较低的缺点，设计添加伊利石粘土这种矿物掺合料，并添加玄武岩纤维。试验具体进行了以下几个方面的工作:
　　(1)制作了不同伊利石粘土掺量的普通混凝土试块和掺加伊利石粘土和玄武岩纤维的玻化微珠混凝土试块，对其抗压强度进行测试。试验数据分析可知，伊利石粘土对普通混凝土有6％的抗压强度提升;伊利石粘土和玄武岩纤维对玻化微珠混凝土分别有11％、3％的抗压强度提升;
　　(2)设计了9根梁构件，对构件进行三分点加载试验，对试验参数进行分析，试验表明:玻化微珠混凝土梁受力过程与普通混凝土相同，伊利石粘土和玄武岩纤维的添加可以有效提高梁的抗弯承载力和抗弯刚度;
　　(3)根据试验数据，可知玻化微珠再生混凝土梁基本地符合平截面假定，对正截面极限抗弯承载力进行计算，计算结果略小于试验值且比值接近1，说明了承载力公式可以有效检验玻化微珠混凝土梁的承载力;并根据试验的挠度数据，发现了玻化微珠再生混凝土梁的挠度变化特点，推导了适合本研究的挠度验算公式;
　　(4)对9个构件进行了非线性有限元分析，将构件模拟情况与试验记录进行了对比，模拟结果基本符合试验情况，说明可以玻化微珠混凝土梁可以用有限元软件辅助模拟;
　　(5)根据试验研究、理论分析与计算机模拟结果，文章最后提出了混凝土梁的工程设计建议与研究展望。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 国内外建筑保温节能

1．1．1 国内外建筑保温节能

1．1．2 国外建筑节能情况

1．2 玻化微珠的发展

1．3 伊利石粘土的研究现状

1．4 玄武岩纤维的研究和发展概况

1．5 再生混凝土的研究现状

1．6 课题研究的意义和主要工作

1．7 本文技术路线

2．1 概述

2．2 材料选择及性能

2．2．1 骨料

2．2．3 伊利石粘土和玄武岩纤维

2．2．4 玻化微珠

2．2．5 水泥以及减水剂

2．3 掺伊利石粘土的混凝土的抗压试验

2．4 掺加伊利石粘土后抗压值的变化分析

2．5 玻化微珠混凝土的抗压试验

2．6 本章小结

3．1 概述

3．2 试件的设计与制作

3．2 试验的加载方案

3．3 试验的量测方案

3．4 试件破坏分析

3．6 曲线分析

3．6．1 试件荷载—挠度曲线及说明

3．6．2 试件沿截面高度应变分布及说明

3．7 结果分析

3．8 本章小结

第四章 玻化微珠再生混凝土梁力学性能的理论分析

4．1 概述

4．2 假定

4．3 承载力计算公式

4．4 承载力结果比较

4．5 挠度验算公式

4．6 挠度验算结果分析

4．7 挠度结果比较分析

4．8 本章小结

第五章 玻化微珠再生混凝土梁有限元分析

5．2．2 损伤塑性模型其他参数

5．2．3 混凝土单轴受拉本构模型

5．3 考虑钢筋作用混凝土本构关系的调整

5．3．1 受拉刚化

5．3．2 箍筋的影响

5．4 钢筋本构

5．5 建立模型

5．5．1 应力分析

5．5．2 模拟值与试验值分析

5．6 本章小结

6．1 结论

6．2 展望

致谢

参考文献

附录