煤矸石型自密實混凝土梁受彎性能試驗研究.pdf

1、我國作為發(fā)展中國家，主要能源以煤炭為主。煤炭占能源消耗的75％左右。煤矸石作為煤的伴生巖石，同時是固體廢棄物，在煤炭開采和洗煤加工的過程中被分離出來。據(jù)統(tǒng)計數(shù)字顯示，目前我國煤矸石的排放量約占到煤炭開采總量的15％左右，伴隨著優(yōu)質(zhì)煤炭資源的枯竭，開采比例可能還會增加。大量的煤矸石廢棄堆放，一方面占用了大量的耕地、林地、居民用地和工礦用地，破壞了地貌景觀，同時會自燃產(chǎn)生CO和SO2等有毒氣體，污染大氣、農(nóng)田和水體，甚至會危及到人身安全。<

2、br>　　本文制作了3種粉煤灰摻量比為0％、10％、20％和4種煤矸石摻量比為0％、15％、30％、45％的12組試塊，通過煤矸石型自密實混凝土試塊的抗壓強度試驗，來研究不同粉煤灰摻入比、不同煤矸石取代率對煤矸石型自密實混凝土流動度、塌落度、抗壓強度及彈性模量等影響及變化規(guī)律。并在最佳配合比下制作12根煤矸石型自密實混凝土試驗梁，研究兩者變量對試驗梁的裂縫發(fā)展、開裂荷載、極限承載力、跨中撓度等，及進行ANSYS軟件模擬分析，并與試驗值進

3、行對比分析對比，其研究結(jié)果如下:
　　(1)煤矸石型自密實混凝土會隨著煤矸石摻量的增加，流動性和塌落流動度會降低，其中最小的為煤矸石摻量為45％時，而粉煤灰的摻入會增加流動性和塌落流動度，且粉煤灰摻入20％效果最為明顯;一定比例摻量的煤矸石和粉煤灰可提高煤矸石自密實混凝土強度，當煤矸石摻量為30％，粉煤灰摻量為20％時能達到最大強度值，與普通混凝土組相比提高9.3％，考慮其安全因素和經(jīng)濟因素，認為C3組為最佳配合比，配合比為:砂∶

4、碎石∶煤矸石∶水泥∶粉煤灰∶水∶減水劑=839.45∶618.1∶264.9∶416∶104∶149.603∶13，此時隨著煤矸石摻量的繼續(xù)增加，其抗壓強度將會降低。
　　(2)在粉煤灰摻量在0％、10％、20％范圍內(nèi)變化過程中，當煤矸石摻量為30％時，達到最大的開裂荷載，即出現(xiàn)第一條垂直裂縫和斜裂縫時荷載最大;粉煤灰的摻入可提高開裂荷載，與普通組對比平均提高11.1％，從試驗梁破壞形態(tài)圖中可知，最寬裂縫均出現(xiàn)在兩個施加荷載之間;

5、除了粉煤灰摻量為10％外，當煤矸石摻量為30％時，跨中撓度達到最小值，剛度最大，當摻量為45％時，跨中撓度達到最大值，剛度最小;當粉煤灰摻量為10％時，普通自密實混凝土梁的跨中撓度值為最小，剛度最大，而煤矸石型自密實混凝土梁均小于普通混凝土梁。
　　(3)通過試驗梁的試驗所得值與普通混凝土梁的理論計算值繼續(xù)對比分析，并通過MATLAB等軟件，擬合出煤矸石型自密實混凝土梁抗彎性能的帶修正系數(shù)K的參考計算公式:Mu=K·α1fck/1

6、.4bx（h0-x/2），K=0.0017x21+0.0148x1+1.0122
　　(4)通過利用ANSYS有限元軟件對煤矸石型自密實混凝土梁和普通混凝土梁的開裂荷載、極限承載力及跨中撓度的應(yīng)力圖形進行模擬分析，并與試驗值進行對比分析，開裂荷載和極限承載力隨著煤矸石的摻量增加，其荷載值先增加后降低，且跨中撓度的應(yīng)力圖形與普通混凝土梁的應(yīng)力圖形較為吻合，最終，將梁的屈服荷載和極限荷載的試驗值和軟件模擬值的函數(shù)關(guān)系擬出，其參考方程為