礦渣微粉混凝土簡(jiǎn)支梁力學(xué)性能研究試驗(yàn)

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摘要:我們對(duì)6 根不同礦渣微粉摻量的C40混凝土簡(jiǎn)支梁進(jìn)行了靜力加載試驗(yàn),對(duì)其在豎向荷載下的受力過(guò)程、裂縫開(kāi)展情況、跨中撓度等進(jìn)行了較為深入的研究分析。從混凝土梁的力學(xué)性能變化趨勢(shì),找到了礦渣微粉在C40混凝土當(dāng)中的摻量,為礦渣微粉混凝土在工程中的運(yùn)用提供了設(shè)計(jì)參考。試驗(yàn)結(jié)果表明:礦渣微粉在C40混凝土當(dāng)中摻量為20%-30%之間時(shí),混凝土的工作性能和力學(xué)性能均能得到較好的發(fā)揮,其中摻量為20%左右時(shí)混凝土力學(xué)性能更佳。
    關(guān)鍵詞:礦渣微粉混凝土 簡(jiǎn)支梁 力學(xué)性能
    引言
    1、大力發(fā)展“綠色高性能混凝土”,就是大量利用優(yōu)質(zhì)的工業(yè)副產(chǎn)品和廢棄物,盡可能減少自然資源和能源的消耗,減少環(huán)境污染。
    而摻有大量活性礦物摻合料的少熟料水泥混凝土的應(yīng)用便是其中之一。在混凝土中摻加礦渣微粉,不僅是減輕礦渣廢料污染、緩解礦物能源危機(jī)的有效途徑,更是提高混凝土綜合性能的有效方法。但是目前,工程混凝土對(duì)礦渣摻量的要求很大程度上限制了礦渣的充分利用和在結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。事實(shí)上,通過(guò)合理的配合比設(shè)計(jì),礦渣微粉可以配制出較高性能的混凝土,存在將礦渣微粉混凝土廣泛應(yīng)用于工程結(jié)構(gòu)的可能性;只是在一般的配筋結(jié)構(gòu)構(gòu)件中,礦渣微粉混凝土能否與鋼筋很好地共同工作、保證結(jié)構(gòu)構(gòu)件的整體性能,還有待試驗(yàn)檢驗(yàn)。本研究在已有的材料試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,選取典型的配筋受彎構(gòu)件,比較不同礦渣微粉混凝土摻量和不摻礦渣微粉的普通混凝土對(duì)構(gòu)件受力性能的影響。
    2 、試驗(yàn)情況
    2.1、試驗(yàn)材料
    徐州興隆牌32.5號(hào)普通硅酸鹽水泥,各性能指標(biāo)達(dá)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn);普通礦渣微粉;普通碎石,粒徑≤40mm;細(xì)沙;普通自來(lái)水。
    我們制作了同一混凝土強(qiáng)度等級(jí),不同礦渣微粉參量的三種混凝土梁,如下:C40SL0(礦渣微粉摻量為0);C40SL20(礦渣微粉摻量為20%);C40SL30(礦渣微粉摻量為30%)。
    2.2、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
    1.試驗(yàn)裝置及方法
    全部試驗(yàn)采用千斤頂反力架兩點(diǎn)集中對(duì)稱的同步分級(jí)加載方式。在梁的純彎段混凝土表面設(shè)置電阻應(yīng)變片測(cè)點(diǎn),在其中一側(cè)和梁底共設(shè)五點(diǎn):梁受壓外邊沿附近一點(diǎn);梁受拉外邊沿附近一點(diǎn);中間按外密內(nèi)疏布置兩點(diǎn);梁底正中央一點(diǎn)。另外在梁內(nèi)部受拉主筋上布置兩點(diǎn)(靠?jī)?nèi)側(cè)布置)。相應(yīng)在電阻應(yīng)變測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)處設(shè)應(yīng)變儀測(cè)點(diǎn)。撓度測(cè)點(diǎn)五處:跨中一點(diǎn),分配梁加載點(diǎn)各一點(diǎn);支座沉降處各一點(diǎn)。全部數(shù)據(jù)采用IMP數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)直接由計(jì)算機(jī)自動(dòng)采集。
    在試驗(yàn)過(guò)程當(dāng)中重點(diǎn)測(cè)量以下內(nèi)容:<1>觀察裂縫出現(xiàn)及展開(kāi)過(guò)程和形態(tài),特別注意開(kāi)裂荷載和破壞荷載的大小,測(cè)量在使用荷載下的裂縫間距及裂縫寬度。<2>了解加載過(guò)程中縱筋的受力變化情況。<3>在純彎段內(nèi)(梁正中央)側(cè)面貼應(yīng)變片記錄各級(jí)荷載下梁的應(yīng)變值。<4>在梁支座及跨中布置位移計(jì),量測(cè)跨中撓度。
    按照試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)的要求,結(jié)構(gòu)試驗(yàn)時(shí)先進(jìn)行預(yù)加載0.2噸,然后卸載至0.每級(jí)加載值不大于使用狀態(tài)短期荷載值的20%.在接近試件的估計(jì)開(kāi)裂荷載時(shí),為了使實(shí)際開(kāi)裂荷載較準(zhǔn)確,將原定的一級(jí)分為兩級(jí)來(lái)加載。裂縫出現(xiàn)后,恢復(fù)到原來(lái)一級(jí)來(lái)加載。在裂縫出現(xiàn)以前,每級(jí)加載后停5分鐘左右以便裂縫發(fā)展穩(wěn)定下來(lái),并及時(shí)記錄裂縫發(fā)展情況。當(dāng)?shù)竭_(dá)極限承載力的90%左右后,每級(jí)加載不大于使用狀態(tài)荷載值的5%.
    2.試件設(shè)計(jì)與制作
    所有梁的截面尺寸都是100mm×160mm,配筋率都為1.2%.梁的有效跨度為1750mm,其中中間純彎段跨度為400mm,兩邊剪彎段跨度都為600mm,純彎段內(nèi)不布置箍筋,剪彎段內(nèi)布置箍筋為φ6@150.梁的詳細(xì)尺寸及配筋見(jiàn)表1.
    表1 構(gòu)件設(shè)計(jì)參數(shù)
    試件  配筋率ρ (%)  梁底縱筋  純彎段箍筋  剪彎段箍筋  剪跨a (mm) 
    一  1.2  2Ф10  0  Ф6@150  600 
    二  1.2  2Ф10  0  Ф6@150  600 
    三  1.2  2Ф10  0  Ф6@150  600 
    四  1.2  2Ф10  0  Ф6@150  600 
    五  1.2  2Ф10  0  Ф6@150  600 
    六  1.2  2Ф10  0  Ф6@150  600