自密實輕骨料混凝土的力學性能研究.pdf

1、自密實輕骨料混凝土是基于自密實混凝土和輕骨料混凝土而發(fā)展起來的新型混凝土，具有自重輕、可自填充密實、澆筑無需振搗等優(yōu)點。作為一種新型的建筑材料，自密實輕骨料混凝土的高溫性能、粘結(jié)滑移性能和斷裂性能目前還沒有深入的研究。本文通過對自密實輕骨料混凝土試件的高溫試驗、側(cè)向力用作用下的拉拔試驗以及三點彎曲梁斷裂試驗，研究了自密實輕骨料混凝土高溫性能、與變形鋼筋的粘結(jié)滑移性能和斷裂性能。主要的研究內(nèi)容和結(jié)論如下:
　　(1)對強度等級為C4

2、0和C50的自密實輕骨料混凝土進行高溫試驗，研究高溫下自密實輕骨料混凝土的爆裂性能，探索自密實輕骨料混凝土的爆裂原因，對比了自密實輕骨料混凝土高溫前后的質(zhì)量損失、超聲波速以及殘余力學性能，研究自密實輕骨料混凝土在高溫下的損傷程度以及力學性能，對比了同強度等級的普通混凝土、輕骨料混凝土和自密實混凝土的高溫性能。研究結(jié)果表明，由于輕骨料吸濕性強以及自密實輕骨料混凝土的密實性，自密實輕骨料混凝土在高溫下易發(fā)生爆裂，但未爆裂前自密實輕骨料混凝土

3、的殘余強度比普通混凝土較高，顯示出在保持強度穩(wěn)定方面的優(yōu)越性。
　　(2)根據(jù)自密實輕骨料混凝土的爆裂結(jié)果分析，在自密實輕骨料混凝土中加入了聚丙烯纖維，以提高自密實輕骨料的高溫性能。結(jié)果表明，聚丙烯纖維減小了自密實輕骨料混凝土的爆裂，提高了混凝土殘余力學性能，是一種提高自密實輕骨料混凝土高溫性能的有效方法。
　　(3)研究了自密實輕骨料混凝土和變形鋼筋在側(cè)向壓力作用下的粘結(jié)滑移性能，研究了側(cè)壓力大小和方向、混凝土強度、混凝土

4、保護層厚度和鋼筋直徑比值、輕骨料類型等對自密實輕骨料混凝土和變形鋼筋粘結(jié)滑移性能的影響。通過對69組自密實輕骨料混凝土的拉拔試件的試驗研究表明，隨著側(cè)向壓力增大，自密實輕骨料混凝土和變形鋼筋的粘結(jié)破壞模式逐漸由劈裂破壞向拔出破壞轉(zhuǎn)變，粘結(jié)強度的變化均和破壞模式和側(cè)壓力作用方式有關。在單側(cè)壓下，復合型劈裂-拔出破壞試件的粘結(jié)強度總體隨側(cè)壓力增大而增大，拔出破壞試件的粘結(jié)強度和側(cè)壓力無關。在雙側(cè)壓作用下，復合型劈裂-拔出破壞和拔出破壞下，粘

5、結(jié)強度均隨著側(cè)壓力的增大而增大。根據(jù)試驗結(jié)果，回歸了粘結(jié)強度、最大粘結(jié)應力對應的滑移量以及殘余強度和粘結(jié)強度的比值等相關參數(shù)與側(cè)壓力的關系，公式計算結(jié)果和試驗結(jié)果吻合良好。
　　(4)提出了適用于自密實輕骨料混凝土和變形鋼筋的粘結(jié)滑移數(shù)學模型，合理預測了在復雜應力狀態(tài)下自密實輕骨料混凝土和變形鋼筋的粘結(jié)滑移曲線，并與試驗結(jié)果吻合良好。
　　(5)基于粘聚力模型，提出了求解自密實輕骨料混凝土(I)型斷裂KR阻力曲線的解析方法。

6、根據(jù)裂縫擴展準則，當外力引起的應力強度因子和粘聚力引起的應力強度因子之差達到起裂斷裂韌度時，裂縫開始擴展，據(jù)此計算了初始裂縫高比和尺寸不同的八組三點彎曲梁的荷載-張開口位移，并和試驗結(jié)果吻合良好，驗證了該準則的正確性。因此，根據(jù)裂縫擴展準則，混凝土的KR既可以表示為起裂斷裂韌度和粘聚力引起的應力強度因子之和，也可以表示為外力引起的應力強度因子。在此基礎上計算了不同縫高比的自密實輕骨料混凝土三點彎曲梁的KR阻力曲線以及斷裂過程區(qū)長度。結(jié)果