混杂有机纤维再生混凝土梁正截面抗裂性能试验研究

摘要

随着中国经济的飞速发展，越来越多的老旧建筑物被拆除重建为高层、超高层，产生了大量的建筑垃圾。还有，据统计2015年我国全年能源消费了43亿t煤炭，既而产生了大量的粉煤灰废弃物。如何把这些建筑垃圾及工业废弃物合理进行二次利用，越来越受到人们的关注。大量的研究结果表明。利用这些建筑或工业废弃物拌制的混凝土相比较普通混凝土具有强度低，抗裂性较差、易开裂等缺点，这大大影响了再生混凝土的广泛应用。本文为了提高再生混凝土的抗裂性，在再生混凝土中改变有机纤维的种类、组合、掺入率，分析其对再生混凝土抗裂性的影响，其结果如下:
　　(1)通过对掺入不同种类有机纤维、不同有机纤维组合、不同有机纤维掺入率的再生混凝土力学性能试验研究得出，再生混凝土中掺入有机纤维，对再生混凝土的抗压强度无明显提高，对再生混凝土的劈裂抗拉强度提高较明显。分析比较再生混凝土试块的拉压比与弹强比，得出PP和PAN混杂有机纤维掺入率为0.15％、0.2％时，再生混凝土抗裂性较好。
　　(2)通过对掺入不同种类有机纤维、不同有机纤维组合、不同有机纤维掺入率的再生混凝土梁抗裂性能的试验研究得出，再生混凝土中掺入有机纤维，对再生混凝土梁的极限荷载与开裂荷载无明显提高。分析比较梁侧面的裂缝发展情况、钢筋的应力-应变，混凝土的应力-应变、跨中荷载-挠度、荷载-最大裂缝宽度等，得到掺率为0.15％的混杂PP和PAN纤维对梁的抗裂性提高较好。分析《混凝土结构设计规范》中的最大挠度的公式与裂缝宽度公式，推导出最大裂缝宽度公式:ωhmax=Kωmax，K=-104+0.89，r为混杂有机纤维掺入率;推导出最大挠度公式:δh=Nδ，N=330r+4.489，r为混杂有机纤维掺入率。
　　(3)运用ANSYS有限元软件对混杂有机纤维再生混凝土梁进行了模拟分析，将分析出来的计算值与试验值对比分析，得出ANSYS分析值与试验值吻合程度较好。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外的技术动态

1．2．1 国外技术动态

1．2．2 国内技术动态

1．3 研究内容与方法

1．3．1 主要研究内容

1．3．2 试验流程

第2章 混杂有机纤维再生混凝土力学性能试验

2．1 不同有机纤维掺入种类及组合再生混凝土力学性能研究

2．1．1 试验方案的设计

2．1．2 原材料的性质

2．1．3 拌合工艺与试验方法

2．2 试验结果与分析

2．2．1 流动性

2．2．2 抗压强度

2．2．3 轴心抗压强度

2．2．4 劈裂抗拉强度

2．2．5 弹性模量

2．2．6 抗折强度

2．2．7 抗裂性能分析

2．3 不同混杂有机纤维掺入率再生混凝土力学性能研究

2．3．1 试验方案的设计

2．4 试验结果分析

2．4．1 流动性

2．4．2 抗压强度

2．4．3 轴心抗压强度

2．4．4 劈裂抗拉强度

2．4．5 弹性模量

2．4．6 抗裂性能分析

2．5 本章小结

第3章 混杂有机纤维再生混凝土梁抗裂性能研究

3．1 不同有机纤维掺入种类及组合再生混凝土梁的抗裂性研究

3．1．1 试验方案设计

3．1．2 使用材料

3．1．3 试验加载方案

3．2 试验结果与分析

3．2．1 主要试验现象

3．2．2 平截面假定分析

3．2．3 跨中受拉钢筋应变分析

3．2．4 试件荷载-挠度曲线分析

3．2．5 试件荷载-裂缝宽度曲线分析

3．2．6 试件荷载-裂缝数量分析

3．3 不同混杂有机纤维掺入率再生混凝土梁的抗裂性研究

3．3．1 试验方案设计

3．4 试验结果与分析

3．4．1 主要试验现象

3．4．2 平截面假定分析

3．4．3 跨中受拉钢筋应变分析

3．4．4 试件荷载-挠度曲线分析

3．4．5 试件荷载-裂缝宽度曲线分析

3．4．6 试件荷载-裂缝数量分析

3．5 本章小结

第4章 混杂有机纤维再生混凝土梁的抗裂性能计算分析

4．1 有机纤维混凝土的抗裂机理

4．2 不同有机纤维种类及组合再生混凝土梁的开裂荷载、极限荷载

4．2．1 开裂荷载

4．2．2 极限荷载

4．3 不同混杂有机纤维掺入率再生混凝土梁的开裂荷载和极限荷载

4．3．1 开裂荷载

4．3．2 极限荷载

4．3．3 极限荷载下再生混凝土梁最大挠度的计算分析

4．3．4 极限荷载下再生混凝土梁裂缝最大宽度的计算分析

4．4 本章小结

第5章 混杂有机纤维再生混凝土梁的ANSYS有限元分析

5．1 模型的建立

5．1．1 单元类型

5．1．2 屈服准则

5．2 本构关系的选择

5．3 有限元分析结果

5．3．1 应力分析

5．3．2 裂缝分布

5．3．3 变形性能

5．3．4 ANSYS计算值与试验值

5．4 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢