钢纤维轻骨料混凝土基本力学性能试验研究

摘要

轻骨料混凝土有很长的发展历史，其相比于普通混凝土有质量轻、耐久性好的优点。但同时，这种材料抗压强度低、弹性模量小、易脆性等缺点制约了其在实际工程中的广泛应用。作为一种改进方案，添加钢纤维能较好的提高轻骨料混凝土的力学性能，起到扬长避短的作用。为了研究钢纤维与不同密度等级的轻骨料混凝土的结合情况，本文通过钢纤维轻骨料混凝土的流动台试验、抗压试验试和抗弯试验总结了钢纤维掺量对不同密度等级的轻骨料混凝土基本力学性能的影响规律。 此次试验分为前期预备试验阶段和后期正式试验阶段两部分。前期预备试验阶段通过组合不同粒径的轻骨料和普通骨料，共设计了7种轻骨料混凝土的配合比方案。在前期试验中，根据每一种配合比方案，浇筑了7批共28个试件，通过测试每批轻骨料混凝土的密度、流动台值和抗压强度选取两组最优的配合比方案。这两组方案分别用于制作密度等级为D1.6（密度为1400～1600 kg/m3）和D1.2（密度为1400～1600 kg/m3）的轻骨料混凝土基体试件。 后期正式试验中，通过在两种密度等级的轻骨料混凝土中添加40kg/m3和80kg/m3的钢纤维，制作了4批钢纤维轻骨料混凝土试件。每批次浇筑的混凝土包括3个立方体试件、3个圆柱体试件及7个梁试件，共计52个试件。正式试验研究了4批次钢纤维轻骨料混凝土的流动性能和硬化后的力学性能特征，并分析了钢纤维含量和混凝土密度等级对试件的流动性、抗压强度、弹性模量、抗弯强度和韧性等方面的影响规律。通过试验表明：钢纤维掺入降低了轻骨料混凝土的流动性；较低含量的钢纤维对轻骨料混凝土的抗压强度和弹性模量影响不大，而较高含量的钢纤维会显著提高轻骨料混凝土的弹性模量；钢纤维的掺入会显著提高轻骨料混凝土的抗弯强度，而且随着轻骨料混凝土密度等级的提高，效果更加明显；在密度等级较高的轻骨料混凝土中掺入较高含量的钢纤维，材料的韧性指数有减小的现象。本文的研究结果可以对钢纤维轻骨料混凝土在未来的实际应用提供一定参考价值。 研二期间，本人参加了我校与德国莱比锡应用技术大学的“联合培养”计划，赴德留学一年。所以，全部试验在德国莱比锡HTWK结构试验室完成。本次试验采用的轻骨料为德国Liavor公司所生产的膨胀粘土陶粒和泡沫玻璃骨料，试验过程遵循《欧洲混凝土测试标准》（EN12350/EN12390）的规定。

目录

声明

1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外轻骨料混凝土的发展及应用

1.3 钢纤维轻骨料混凝土的发展及研究现状

1.4 本文研究的主要目的和内容

2 轻骨料混凝土的基本性能及钢纤维对基体混凝土力学性能的影响

2.1 轻骨料的生产和相关性能

2.2 轻骨料混凝土配合比设计方法

2.3 轻骨料混凝土的工作性能及其影响因素

2.4 轻骨料混凝土硬化后的性能及其影响因素

2.5 轻骨料混凝土的泵送性能及其影响因素

2.6 钢纤维的制作及物理特性

2.7 钢纤维对基体混凝土力学性能的影响

3 钢纤维轻骨料混凝土力学性能研究试验

3.1 试验目的

3.2 试验材料

3.3 预备试验试件设计

3.4 预备试验配合比设计

3.5 预备试验结果及正式试验配合比的确定

3.6 正式试验试件设计

3.7 浇筑与养护试件

3.8 试验方法

4 试验结果与分析

4.1 钢纤维轻骨料混凝土流动台及密度测量试验结果及分析

4.2 钢纤维轻骨料混凝土的抗压强度试验结果与分析

4.3 钢纤维轻骨料混凝土弹性模量试验结果与分析

4.4 钢纤维轻骨料混凝土抗弯强度试验结果与分析

4.5 由裂缝宽度控制的最小配筋面积算例

5 结论及展望

5.1 结论

1.1 展望

致谢

附表

参考文献

致谢