高掺量钢纤维自密实混凝土梁抗弯性能分析

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1、学兔兔www.xuetutu.com第5期水利水运工程学报No．52015年10月ANDE删G0et．2015DOI：10．16198／j．cnki．1009—640X．2015．05．015周俊敏，吴禹，薛瑞．高掺量钢纤维自密实混凝土梁抗弯性能分析[J]．水利水运工程学报，2015(5)：109—115．(ZHOUJun-min，WUYu，XUERui．Flexuralbehavioranalysisofself-compactingconcretebeamreinforcedwithhighcontentofsteelf

2、iber[J]．Hydro—ScienceandEngineering，2015(5)：109—115．)高掺量钢纤维自密实混凝土梁抗弯性能分析周俊敏，吴禹，薛瑞(1．重庆市计量质量检测研究院，重庆401123；2．重庆交通大学土木建筑学院，重庆400074)摘要：通过不断试配，获得体积掺量为3．0％的高掺量钢纤维自密实混凝土的配置方法，并在混凝土力学性能测试中得到相应配合比下混凝土的力学性能指标。利用ANSYS有限元软件，对所设计的试验梁以实测材料参数为依据进行数值模拟。计算结果表明，体积掺量为3．0％的钢纤维钢筋自密实混

3、凝土梁与普通钢筋自密实}昆凝土梁相比，其开裂荷载、屈服荷载、弯曲韧性及结构刚度得到明显提升。通过对3．0％的高掺钢纤维自密实钢筋混凝土粱与普通钢筋自密实混凝土梁在裂缝宽度随荷载的变化规律及同一截面不同高度处混凝土应变的分布情况的对比分析，发现钢纤维具有良好的阻裂作用，并能有效提高混凝土的极限拉应变。关键词：高掺量；钢纤维自密实混凝土梁；抗弯性能；ANSYS；黏结滑移中图分类号：TU528．01文献标志码：A文章编号：1009—640X(2015)05—0109—07掺钢纤维自密实混凝土是自密实混凝土和钢纤维两种材料组合而成的

4、一种性能优良的新型复合材料，不仅能最大限度地发挥出各种材料的独自特性，并且能赋予单一材料所不具备的优良特性。在自密实混凝土中掺加乱向分布的钢纤维，不仅保留了新拌自密实混凝土优异的工作性能，又大大提高了混凝土抗折、抗弯、抗拉、抗冲击和抗裂的能力，能更好地满足新型建筑材料的要求。到目前为止，国内外对掺纤维的自密实混凝土研究还远未满足工程应用的需要。为了促进我国掺纤维自密实混凝土技术的发展，如今国内已有多名研究学者对相关领域展开了一系列的试验研究。例如丁一宁等¨在钢纤维自密实混凝土的工作性能、弯曲韧性和剪切韧性、弯剪性能方面所做的

5、努力l1；郑建岚等对自密实高性能混凝土结构的设计应用及纤维混凝土扁梁框架结构的抗震性能进行了研究。目前有关钢纤维自密实混凝土的研究中，钢纤维体积率大多集中在0．5％左右，针对高掺量钢纤维自密实混凝土的备制研究还较少。由于混凝土的自密实性能要求较好的流动性、抗离析性和填充性，而掺人过多的钢纤维将会导致混凝土自密实性能难以满足。因此，将高掺量钢纤维与自密实混凝土融合在一起，配制高掺量钢纤维自密实混凝土的技术难度较大。本文成功制备出体积掺量为3．O％的钢纤维自密实混凝土，并以实测材料参数作为依据，重点针对高掺量钢纤维自密实混凝土配

6、筋梁的抗弯性能进行数值模拟分析，最终得出高掺量钢纤维自密实混凝土配筋梁较普通钢筋自密实混凝土梁，屈服荷载、开裂荷载、结构刚度及弯曲韧性均有提高，结果对同类研究具有参考意义。1试验设计1．1试验原材料试验采用P．042．5普通硅酸盐水泥，密度为3．1g／cm；粉煤灰采用电厂I级粉煤灰，比表面积为4600cm／g，密度2．3g／cm；粗骨料为5～20mlTl连续级配的石灰岩碎石，含泥量0．3％，密度2．7g／cm；细收稿日期：2015-02—05作者简介：周俊敏(1960一)，男，四川南江人，高级工程师，主要从事计量检测与土木工

7、程研究。E—mail：983486787@qq．corn学兔兔www.xuetutu.com110水利水运工程学报2015年1O月骨料为细度模数2．85的中砂，密度2．6g／cm；外加剂采用固含量为25％的聚羧酸高效减水剂；钢纤维选用辽宁某公司生产的普通钢纤维：长6mm，直径0．2mm，长径比30，密度7800kg／m，弹性模量250GPa，抗拉强度3100MPa。1．2高掺量钢纤维自密实混凝土配合比钢纤维自密实混凝土的技术特点是掺人的钢纤维与混凝土的自密实性能要求相矛盾。由于钢纤维的加入对自密实混凝土工作性能的影响较大，所

8、以在自密实混凝土中不可能像普通钢纤维混凝土那样大量的掺人钢纤维。根据目前的研究情况一，本文主要针对制图1钢纤维形貌备的3．0％高掺量钢纤维自密实混凝土配筋梁的受力性能进行Fig．1Steelfiber研究。由于本文制备的混凝土钢纤维掺量较高，为保证自密实混凝土有足够的黏聚性和间隙通过性，本