预制螺旋桩钢纤维混凝土力学特性试验研究

摘要

预制螺旋桩是一种新型桩基础，单桩承载力高，有利于环保，是一种具有发展前景的桩型。但是由于在施工过程中桩体受到压扭作用，如果按照传统设计思想制造螺旋桩，将难以保证安全。为了满足强度设计的需要，必须在提高螺旋桩自身的抗拉强度等方面开展研究工作。其中如何提高混凝土材料的抗拉强度是提高螺旋桩强度的关键问题之一。 钢纤维混凝土是复合材料的一种，由于钢纤维的掺入，使混凝土的脆性得到改善，延性得到加强，抗裂效果明显，是一种应用比较广泛的工程材料，比较适于充当螺旋桩桩体材料。根据钢纤维混凝土的强度理论，本试验设计了钢纤维混凝土的抗压试验、抗折试验，考察钢纤维混凝土的抗压强度、抗拉强度以及两者的关系。试验分为设计九组，分别考察抗压标准试件与抗折标准试件强度随钢纤维体积率和微硅粉含量的变化而变化的规律，寻求在试验范围内的最佳力学性能。配合比在组间的设计变动参考了钢纤维混凝土强度机理和混凝土骨料模型的思想。为了保证试件强度的增长，试验前延长了含微硅粉的试件的养护期到九十天。试验结果表明钢纤维混凝土在粗骨料粒径不变的情况下，随钢纤维体积率与微硅粉掺量的变化，钢纤维混凝土的抗折强度存在一个高峰值。 本文对试验中的钢纤维混凝土的现有抗拉强度理论进行了分析，提出了改进意见。文中利用混凝土骨料模型研究了混凝土骨料的粒径搭配对混凝土基体的密实度和混凝土的强度等级的影响，利用数学方法对混凝土材料进行量化分析。结合预制螺旋桩的结构特点，分析讨论了钢纤维方向系数对螺旋桩的抗拉强度的影响，同时还研究了预制螺旋桩钢纤维混凝土的经济性，得出了性价比较高的配合比。

目录

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第一章绪论

1.1预制螺旋桩

1.2混凝土材料

1.3钢纤维混凝土的发展历程

1.3.1钢纤维混凝土的研究简史

1.3.2钢纤维混凝土的工程应用

1.4其他纤维混凝土

第二章钢纤维混凝土配合材料

2.1预制螺旋桩对桩身材料的基本要求

2.1.1生产过程对桩身材料的要求

2.1.2施工过程对桩身材料的要求

2.1.3承载状态下对材料的要求

2.2胶凝材料

2.2.1 水泥

2.2骨料

2.2.1细骨料

2.2.2粗骨料

2.3钢纤维

2.3.1钢纤维的分类

2.3.2钢纤维的选择

2.4外加剂

2.4.1外加剂的分类

2.4.2外加剂的选择

2.5水的选用

第三章钢纤维混凝土材料试验

3.1试验综合分析

3.1.1试验目的与任务

3.1.2试验方案的选择

3.2实验用仪器设备

3.2.1材料检测使用的试验仪器与检测要求

3.2.2混凝土拌合设备

3.2.3混凝土的养护设施

3.2.4抗压试验仪器

3.2.5抗折实验仪器

3.3钢纤维混凝土混合料的检测与选择

3.4钢纤维混凝土的配合比设计

3.4.1钢纤维混凝土配合比设计的总要求

3.4.2钢纤维混凝土配合比设计的特点

3.4.3钢纤维混凝土配合比设计原理

3.4.4钢纤维混凝土配合比设计过程

3.4.5钢纤维混凝土混合料使用量与计量

3.5钢纤维混凝土实验

3.5.1钢纤维混凝土抗压实验

3.5.2抗压实验数据整理及初步分析

3.5.3抗折试验与数据分析

第四章抗拉强度机理与提高强度的措施

4.1试验方法综合分析

4.2钢纤维混凝土强度理论

4.2.1纤维复合材料强度机理

4.3提高钢纤维混凝土抗拉强度的措施

4.3.1胶凝材料

4.3.2钢纤维的设计选型

4.3.3骨料的参数调整

4.3.4混凝土骨料模型

4.3.5混凝土外加剂的使用

4.3.6钢纤维混凝土的生产

第五章钢纤维混凝土的技术性与经济性

5.1材料制备技术可行性分析

5.1.1强度指标的建立

5.1.2对生产方式的要求

5.2经济可行性初步分析

5.3力学性与经济性的优化分析

5.3.1多目标规划模型的建立

5.3.2对性能价格比的评价

5.4对预制螺旋桩钢纤维混凝土材料研制方向的建议

结论

参考文献

致 谢