【摘 要】
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自密实轻质混凝土(Self-compacting lightweight concrete,简称SCLC)结合了自密实混凝土免振捣和轻质混凝土自重小的优点,符合当前社会提倡的绿色和可持续发展理念,满足环保和社会发展对新型建筑材料的需求。为适应抗震结构、高层建筑和大跨结构对轻质高强混凝土的需求,本文在SCLC中分别掺入粗钢纤维、微细钢纤维、聚丙烯纤维、聚乙烯醇纤维和玄武岩纤维等改善自密实轻质混凝土性
【基金项目】
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河南省高等学校重点科研项目(22A560009)压型钢板-纤维增强自密实轻质混凝土组合楼板的性能研究
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自密实轻质混凝土(Self-compacting lightweight concrete,简称SCLC)结合了自密实混凝土免振捣和轻质混凝土自重小的优点,符合当前社会提倡的绿色和可持续发展理念,满足环保和社会发展对新型建筑材料的需求。为适应抗震结构、高层建筑和大跨结构对轻质高强混凝土的需求,本文在SCLC中分别掺入粗钢纤维、微细钢纤维、聚丙烯纤维、聚乙烯醇纤维和玄武岩纤维等改善自密实轻质混凝土性脆、收缩大、粗骨料分布不均匀等缺点。本文基于SCLC基准配合比,对比分析不同掺量的纤维增强SCLC工作性能、匀质性和相应的纤维增强陶砂浆体流变性能,根据试验结果确定几种纤维的最大掺量,并对纤维增强SCLC进行力学性能试验及干缩性能试验。根据力学性能和干缩性能试验结果确定一种性能最优的纤维增强SCLC,建立压型钢板-纤维增强SCLC组合楼板有限元模型,分析栓钉、剪跨和压型钢板板厚对组合楼板的纵向抗剪性能的影响,为其工程应用提供理论支持。研究所得结论如下:(1)采用绝对体积法和固定砂石体积法为理论依据进行SCLC配合比设计,所配制混凝土的工作性能满足自密实性能指标SF3和VS1,比强度达到了22.3k N·m/kg。(2)在满足纤维增强SCLC拌合物自密实性能指标SF3和VS1要求的前提下,结合纤维增强陶砂浆体的流变性能和纤维增强SCLC匀质性确定纤维的最大掺量,粗钢纤维、微细钢纤维掺量为0.9%,聚乙烯醇纤维和玄武岩纤维掺量为0.05%,聚丙烯纤维掺量为0.10%。(3)通过匀质性研究结果发现,加入纤维之后,抑制了陶粒上浮,使粉煤灰陶粒分布更加均匀,纤维的加入可以有效改善SCLC的匀质性。(4)不同类型纤维增强SCLC力学性能试验结果表明:微细钢纤维对力学性能改善作用最好,其立方体抗压强度、轴心抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度和弹性模量相较于SCLC分别提高了28.8%、12.46%、115.22%、95.2%和17.8%,等效弯曲强度和弯曲韧性比相较于SCLC分别提高了4.6倍和2.73倍。(5)通过对SCLC和纤维增强SCLC干缩试验对比发现,纤维对干缩抑制作用明显。其中微细钢纤维对干缩抑制作用最佳,掺量为0.9%的微细钢纤维增强SCLC试件180d的干缩率为327.6×10-6,与SCLC相比降低了29%。(6)建立压型钢板-纤维增强SCLC组合楼板有限元模型,分析结果可知,剪跨从450mm逐渐增加到600mm时,每增加75mm,试件极限荷载分别降低了25.50%和19.31%;压型钢板厚度从0.8mm增加至1.0mm,极限荷载增加了14.11%,跨中挠度和端部相对滑移分别减小了6.07%和13.48%;从1.0mm增加至1.2mm,极限荷载增加了10.71%,跨中挠度和端部相对滑移各减小了11.87%和12.99%;增设栓钉后极限荷载提高了48.39%,跨中挠度降低了26.50%,端部滑移减少了64.07%。
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