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轻骨料混凝土锚固化学锚栓拔出承载能力试验研究

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工程抗震与加固改造 2024年第1期46卷 142-147页

作者：杨德栋杜红凯王海萌黄锐田效军韩淼国网温州供电公司浙江温州325000 北京建筑大学土木与交通工程学院北京100044 中国能源建设集团浙江省电力设计院有限公司浙江杭州310012

我国《混凝土结构后锚固技术规程》(JGJ 145-2013)并未对化学锚栓在轻骨料混凝土中的使用做出规定,国内外也缺少相关研究,制约了化学锚栓的应用。为研究拔出破坏模式下轻骨料混凝土锚固化学锚栓的抗拉性能,本文采用通丝及倒锥形化学锚栓... 详细信息

我国《混凝土结构后锚固技术规程》(JGJ 145-2013)并未对化学锚栓在轻骨料混凝土中的使用做出规定,国内外也缺少相关研究,制约了化学锚栓的应用。为研究拔出破坏模式下轻骨料混凝土锚固化学锚栓的抗拉性能,本文采用通丝及倒锥形化学锚栓,设计并进行了11组静力约束抗拉试验,分析化学锚栓直径、锚固深度、化学锚栓类型等因素对轻骨料混凝土中化学锚栓抗拉性能的影响。通过试验结果可以发现,后锚固化学锚栓的破坏模式包括胶-混界面破坏、胶-筋界面破坏、锚栓钢材破坏和劈裂破坏;倒锥形化学锚栓的承载力较通丝化学锚栓低,易发生胶-筋界面破坏,而通丝化学锚栓易发生胶-混界面破坏;通丝化学锚栓的平均粘结强度随锚固深度增大而增大,与化学锚栓的直径相关性不大,抗拉承载力均随锚固深度和直径的增加而增大。

关键词：化学锚栓轻骨料混凝土粘接强度拔出承载力

轻骨料混凝土空心外挂墙板受力分析及设计方法研究

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建筑结构 2022年第S01期52卷 1488-1491页

作者：陈骏彭畅何栋万样中建三局第一建设工程有限责任公司建筑设计院武汉430040

外挂墙板具有工期短、造价低、绿色环保等优点,目前已成为装配式建筑的主要构件之一,也是装配率计算的重要组成部分。传统混凝土外挂墙板重量大,运输、吊装、安装均不方便,因此外挂墙板的轻质化成为重要研究方向,如采用泡沫混凝土、轻... 详细信息

外挂墙板具有工期短、造价低、绿色环保等优点,目前已成为装配式建筑的主要构件之一,也是装配率计算的重要组成部分。传统混凝土外挂墙板重量大,运输、吊装、安装均不方便,因此外挂墙板的轻质化成为重要研究方向,如采用泡沫混凝土、轻骨料混凝土、蒸压加气混凝土、木材等轻质材料。在上述研究的基础上,提出了一种新型外挂墙板—轻骨料混凝土空心外挂墙板,从而大幅减轻墙板自重,方便构件的运输、安装及节点连接设计,并给出了该种外挂墙板的受力分析及设计方法,同时考虑了反翘效应对点支承墙板应力及挠度的影响,推导了相应理论计算公式。采用有限元方法证明了分析设计方法及相应理论计算公式的正确性,可为该类墙板的应用及设计提供参考。

关键词：轻骨料混凝土空心外挂墙板设计方法反翘效应有限元

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轻骨料混凝土电缆沟结构抗弯性能及装配研究

轻骨料混凝土电缆沟结构抗弯性能及装配研究

作者：宋丽娟重庆交通大学

学位级别：硕士

传统电缆沟的施工方法主要以现浇模式为主,而电缆沟采用现浇的方式具有耗时较久、现场的地下结构施工质量难以可控,较易受损。与传统的电缆沟施工模式相比,装配式预制电缆沟的施工工期短、施工管理较容易、施工质量较好。轻骨料混凝土... 详细信息

传统电缆沟的施工方法主要以现浇模式为主,而电缆沟采用现浇的方式具有耗时较久、现场的地下结构施工质量难以可控,较易受损。与传统的电缆沟施工模式相比,装配式预制电缆沟的施工工期短、施工管理较容易、施工质量较好。轻骨料混凝土预制电缆沟自重小,方便电缆沟构件的运输及现场安装。所以,本文针对预制电缆沟轻骨料混凝土的制备和力学性能、轻骨料混凝土梁的抗弯性能开展了一系列试验研究,针对轻骨料混凝土电缆沟结构的装配连接进行有限元分析,本文主要研究内容和成果如下:（1）研究水灰比变化对普通混凝土、轻骨料混凝土力学性能的影响,确定最优配合比为,水:中粗砂:陶粒:减水剂=165:622:390:5.5（单位:kg/m!）。通过试验测的轻骨料混凝土结构的弹性模量较普通混凝土更低,自重更轻。（2）轻骨料混凝土结构采用优化配合比制备,通过试验研究配筋混凝土结构的抗弯性能。分析了试验结构的开裂荷载、极限荷载、裂缝、应变和挠度变化情况。最后对比了试验结构正截面抗弯承载力试验值和理论计算值的关系。（3）利用COMSOL Multiphysics有限元软件对轻骨料混凝土电缆沟结构的装配连接进行有限元模拟。可知,侧板应力主要与螺孔有关,对埋深高度不敏感,盖板的应力对埋深高度敏感,且为线性增长。并以C30最大抗应力拉设计值为定值,研究得到了盖板在“等强度下”情况下得到的最佳经济厚度计算方法。（4）改变螺栓间距、直径,对轻骨料混凝土装配式电缆沟的进行装配分析。螺孔周边混凝土应力、混凝土侧板应力与螺栓间距、直径等影响关系,并给出螺栓直径和间距的最经济合理取值,即:螺杆直径取6mm间距取500mm。

关键词：轻骨料混凝土装配电缆沟梁的抗弯性能有限元分析 COMSOL

轻骨料混凝土中氯离子的传输性能与分析模型研究

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轻骨料混凝土中氯离子的传输性能与分析模型研究

作者：胡义长安大学

学位级别：硕士

氯离子侵入引起的钢筋锈蚀问题是混凝土结构耐久性研究的重点,氯离子在混凝土中的传输机理与特性是其关键所在。但轻骨料混凝土中氯离子的扩散机制与传输机理尚未明确,轻骨料混凝土中砂浆基质与骨料-基质界面也显著影响氯离子传输特性... 详细信息

氯离子侵入引起的钢筋锈蚀问题是混凝土结构耐久性研究的重点,氯离子在混凝土中的传输机理与特性是其关键所在。但轻骨料混凝土中氯离子的扩散机制与传输机理尚未明确,轻骨料混凝土中砂浆基质与骨料-基质界面也显著影响氯离子传输特性。开展氯盐环境下轻骨料混凝土氯离子传输性能试验与理论研究,明确轻骨料混凝土材料特性与微观结构特点对氯离子传输的影响规律,完善轻骨料混凝土使用寿命预测相关模型,对轻骨料混凝土结构耐久性设计具有重要的理论意义与实用价值。本文采用试验研究与理论分析相结合的方法,完成了轻骨料混凝土快速氯离子迁移试验、进行了轻骨料混凝土微观结构测试,分析了轻骨料混凝土微观结构对氯离子传输性能的影响规律,修正了已有理论模型并进行了轻骨料混凝土使用寿命预测,从宏观性能、微观结构以及理论模型等方面揭示了轻骨料混凝土中氯离子传输机理与特性,具体研究内容包括:(1)开展轻骨料混凝土氯离子传输性能试验。设计并制备了32组不同配合比的轻骨料混凝土及对应的净浆与砂浆试块,完成了快速氯离子迁移试验,明确了不同水泥基材料中氯离子传输特性以及水胶比(0.40、0.35、0.30)、矿物掺合料(硅灰、粉煤灰)、纤维(聚丙烯、聚乙烯)对氯离子扩散系数的影响规律。研究发现:轻骨料混凝土氯离子扩散系数受基体与骨料-基体界面过渡区影响较大,但与混凝土强度的相关性不显著;随着水胶比的减小,轻骨料混凝土氯离子扩散系数逐渐降低;掺入硅灰和粉煤灰有助于提高轻骨料混凝土抗氯离子渗透性能,并且随着硅灰、粉煤灰掺量的增加,氯离子扩散系数逐渐降低;掺入纤维可有效抑制轻骨料混凝土中氯离子扩散,与聚丙烯纤维相比,掺入聚乙烯纤维对轻骨料混凝土中氯离子扩散的抑制效果更为显著;水胶比为0.35的轻骨料混凝土氯离子扩散系数较同条件普通混凝土低17.2%,轻骨料混凝土抗氯离子侵蚀能力优于同条件的普通混凝土。(2)完成轻骨料混凝土微观结构测试与扩散性能分析。选取了10组典型轻骨料混凝土与基准组普通混凝土试样,借助扫描电镜技术、X-射线能谱分析与压汞测试方法,分析了混凝土内部结构与孔隙特征,揭示了轻骨料混凝土氯离子扩散规律。研究发现:氯离子扩散系数随孔隙率的增大而上升,随分形维数的增加而下降;与普通混凝土相比,轻骨料混凝土中多孔骨料吸返水效应使骨料-基质界面过渡区水化程度较高,氢氧化钙富集现象较少,钙硅比远低于同条件的普通混凝土,过渡区结构更致密;水胶比的降低、适量的矿物掺合料与纤维掺入能够降低轻骨料混凝土的孔隙率、优化孔隙结构,使轻骨料混凝土在宏观上表现出更高的抗氯离子渗透性能。(3)完成氯盐环境下轻骨料混凝土耐久性寿命预测模型分析。基于氯盐环境下混凝土结构耐久性服役寿命预测的相关理论,对比分析了国内外现行耐久性设计规范,修正了已有理论模型并基于修正后的模型完成了轻骨料混凝土使用寿命的预测。研究表明:Duracrete R15和FIB 34模型预测结果较为保守,余红发模型对轻骨料混凝土耐久性寿命预测具有良好的适用性;本文基于所得试验数据对已有理论模型进行了优化,给出了轻骨料混凝土寿命预测模型中关键参数的建议取值,预测了氯盐环境下轻骨料混凝土耐久性服役寿命并给出了混凝土保护层设计限值。本文研究了轻骨料混凝土氯离子传输特性以及不同因素的影响规律,明确了轻骨料混凝土微观结构与宏观扩散性能的联系,分析了现有寿命预测模型对轻骨料混凝土的适用性,修正了已有理论模型,为轻骨料混凝土耐久性设计提供了理论与试验参考。

关键词：轻骨料混凝土耐久性氯离子传输微观结构寿命预测

轻骨料混凝土深受弯构件压杆隔离体开裂软化性能试验研究

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大连理工大学学报 2021年第4期61卷 383-390页

作者：张玉吴涛王立勋长安大学建筑工程学院陕西西安710061

完成了11个不同参数的轻骨料混凝土深受弯构件斜压杆隔离体试件轴压性能试验,系统研究了其破坏过程、荷载-位移曲线、破坏形态以及钢筋混凝土应变等;深入分析了压杆腹筋配筋率、高厚比对该类构件有效抗压强度系数及破坏形态的影响;评估... 详细信息

完成了11个不同参数的轻骨料混凝土深受弯构件斜压杆隔离体试件轴压性能试验,系统研究了其破坏过程、荷载-位移曲线、破坏形态以及钢筋混凝土应变等;深入分析了压杆腹筋配筋率、高厚比对该类构件有效抗压强度系数及破坏形态的影响;评估了EC2规范、ACI 318-19规范、Model Code 2010规范等的拉-压杆模型及学者提出的斜压杆承载力计算模型对该类构件的适用性与准确性.计算结果表明:轻骨料混凝土深受弯构件斜压杆主要发生压杆区破坏和节点区破坏两种破坏形态,随着压杆腹筋配筋率增大,破坏形态逐渐由压杆区破坏向节点区破坏转化,且斜压杆压应力扩散范围逐渐减小;斜压杆试件高厚比减小,试件混凝土有效抗压强度系数增大,尺寸效应明显;基于拉-压杆模型的规范和学者提出的斜压杆承载力计算模型结果与试验结果相比较为保守.

关键词：轻骨料混凝土深受弯构件拉-压杆模型压杆隔离体软化系数

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轻骨料混凝土无腹筋梁受剪性能试验研究

建筑结构学报 2017年第6期38卷 123-132页

作者：易伟建丁雅博陈晖湖南大学土木工程学院湖南长沙410082

为研究骨料种类对无腹筋梁受剪性能的影响,以剪跨比和纵筋配筋率为变量,进行了16根集中荷载作用下的无腹筋混凝土简支梁受剪性能试验,其中8根采用普通碎石混凝土,8根梁采用页岩陶粒(轻骨料)混凝土,对轻骨料和普通混凝土梁的裂缝发展、... 详细信息

为研究骨料种类对无腹筋梁受剪性能的影响,以剪跨比和纵筋配筋率为变量,进行了16根集中荷载作用下的无腹筋混凝土简支梁受剪性能试验,其中8根采用普通碎石混凝土,8根梁采用页岩陶粒(轻骨料)混凝土,对轻骨料和普通混凝土梁的裂缝发展、破坏形态、斜向开裂荷载、受剪承载力、跨中挠度、裂缝面相对位移等进行了观察和测量。对比分析表明:轻骨料混凝土梁的斜向开裂荷载和受剪承载力均低于普通混凝土梁,其裂缝面较普通混凝土的更加光滑;将轻骨料混凝土梁受剪承载力试验值与采用我国JGJ 12—2006《轻骨料混凝土结构技术规程》和美国规范ACI 318-11、加拿大规范CSA 23.3-04、欧洲规范EC 2方法的计算值进行对比分析,结合此次试验结果和从国内外文献中搜集的126组已有试验数据,对我国JGJ 12—2006的受剪承载力公式的准确性和安全性进行探讨,提出了无腹筋轻骨料混凝土梁受剪承载力计算的建议公式。

关键词：无腹筋混凝土梁轻骨料混凝土静力试验受剪承载力折减系数

腹筋对轻骨料混凝土深受弯构件受剪性能及尺寸效应影响的试验研究

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土木工程学报 2022年第4期55卷 1-11,22页

作者：吴涛杨雪刘喜魏慧长安大学陕西西安710061

完成对称集中荷载作用下的8根轻骨料混凝土深受弯构件及2根普通混凝土深受弯构件受剪性能试验,分析了腹筋配筋率及截面高度对破坏过程及形态、荷载-跨中挠度曲线、特征荷载、斜裂缝发展趋势、纵筋及腹筋应变等的影响机制与规律,重点明... 详细信息

完成对称集中荷载作用下的8根轻骨料混凝土深受弯构件及2根普通混凝土深受弯构件受剪性能试验,分析了腹筋配筋率及截面高度对破坏过程及形态、荷载-跨中挠度曲线、特征荷载、斜裂缝发展趋势、纵筋及腹筋应变等的影响机制与规律,重点明确了腹筋对深受弯构件抗剪承载力及尺寸效应影响的作用机理。为合理量化腹筋在传力机制中的贡献,建立以腹筋作为竖向拉杆的改进拉-压杆模型(STM),结合对典型压杆有效系数模型的分析和评价,验证了改进STM的有效性。试验结果表明:试件主要发生剪压破坏,其破坏形态与截面高度无关,腹筋可有效约束混凝土剥落;随腹筋配筋率增大,名义开裂/极限强度呈增大趋势,而最大斜裂缝宽度随之降低;腹筋可在抵抗斜截面内部分拉应力的同时对压杆形成有效侧向约束,削弱尺寸效应影响。计算结果表明:与简化STM相比,改进STM能够合理反映腹筋配筋率对受剪承载力的影响,基于ACI 318-19压杆有效系数的改进STM的预测值与试验值吻合良好。

关键词：深受弯构件轻骨料混凝土腹筋受剪承载力拉-压杆模型

基于数字图像处理的单面盐冻轻骨料混凝土孔隙和微裂纹定量分析

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硅酸盐学报 2023年第8期51卷 1908-1919页

作者：高志浩王玲王振地方俊绿色建筑材料国家重点实验室中国建筑材料科学研究总院有限公司北京100024

准确识别和量化轻骨料混凝土(LAC)中的孔隙和微裂纹对于分析盐冻劣化机理非常重要。基于形态学原理提出了新DIP方法,克服了传统方法仅依靠形状因子无法精确分割孔与微裂纹、多孔轻骨料干扰混凝土基体孔结构分析的难题,分析了具有相同浆... 详细信息

准确识别和量化轻骨料混凝土(LAC)中的孔隙和微裂纹对于分析盐冻劣化机理非常重要。基于形态学原理提出了新DIP方法,克服了传统方法仅依靠形状因子无法精确分割孔与微裂纹、多孔轻骨料干扰混凝土基体孔结构分析的难题,分析了具有相同浆骨比和相同水灰比的页岩陶粒LAC和普通骨料混凝土(NAC)的盐冻孔结构劣化。随冻融循环次数增加,2种混凝土均表现出孔径扩张和微裂纹自孔壁萌生,导致相对动弹性模量(rn)损失。灰色关联分析表明,除了微裂纹萌生与扩展,LAC孔径离散程度较高也能引起rn损失。新DIP方法实现了孔与微裂纹的分割和独立分析,提高二者识别精度至10.6μm,在定量分析混凝土孔结构和微裂纹时具有优势。

关键词：轻骨料混凝土单面盐冻数字图像处理内部损伤孔结构微裂纹

轻骨料混凝土后锚固化学锚栓力学性能试验研究

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轻骨料混凝土后锚固化学锚栓力学性能试验研究

作者：王海萌北京建筑大学

学位级别：硕士

化学锚栓具有耐低温、耐热、施工简便等优点,已在普通混凝土中得到广泛应用,但其在轻骨料混凝土中的锚固性能尚不清楚,限制了该类型锚栓的应用范围。为研究化学锚栓在轻骨料混凝土中的抗拉、抗剪及拉剪复合受力性能,进行锚栓的静力加载... 详细信息

化学锚栓具有耐低温、耐热、施工简便等优点,已在普通混凝土中得到广泛应用,但其在轻骨料混凝土中的锚固性能尚不清楚,限制了该类型锚栓的应用范围。为研究化学锚栓在轻骨料混凝土中的抗拉、抗剪及拉剪复合受力性能,进行锚栓的静力加载试验,分析锚栓直径、锚固深度等因素对锚栓极限承载力的影响,具体工作和成果如下:(1)针对化学锚栓在轻骨料混凝土的约束抗拉性能,设计并制作39个试件,进行约束抗拉试验。通过分析极限承载力和破坏模式,得到混凝土类型、化学锚栓类型、化学锚栓直径和锚固深度等因素对约束抗拉性能的影响,并对试验结果进行多元非线性回归分析,给出适用于轻骨料混凝土的约束抗拉承载力计算公式。研究结果表明:约束抗拉条件下化学锚栓试件存在拔出破坏和锚栓钢材两类破坏模式,拔出破坏模式中通丝化学锚栓试件均发生胶-混界面破坏,倒锥形化学锚栓试件均发生胶-筋界面破坏,分析表明粘结强度随化学锚栓直径的增加而略微减小,随锚固深度增加而略微增加。(2)针对化学锚栓在轻骨料混凝土的非约束抗拉性能,设计并制作42个试件,进行非约束抗拉试验。研究混凝土类型、化学锚栓类型、化学锚栓直径和锚固深度对极限抗拉承载力和破坏模式的影响,将试验结果与各国规范进行对比分析,并通过多元非线性回归及破坏模式组合分析,得到适用于轻骨料混凝土的化学锚栓非约束抗拉承载力计算公式。研究结果表明:试件多发生混凝土锥体破坏和混合型破坏。随锚固深度的增加,试件抗拉承载力增大,破坏模式由混凝土锥体破坏转变为混合型破坏及劈裂破坏。(3)针对化学锚栓在轻骨料混凝土的抗剪性能,设计并制作48个试件,进行抗剪试验。研究混凝土类型、化学锚栓类型、化学锚栓直径和锚固深度对抗剪承载力的影响,并将试验结果与各国规范进行对比分析,得到适用于轻骨料混凝土的化学锚栓抗剪承载力计算公式。结果表明:抗剪试验下,多发生锚栓钢材破坏。锚栓钢材破坏的抗剪承载力随直径增加而显著提高,与锚固深度、混凝土类型等因素关系不大。(4)针对化学锚栓在轻骨料混凝土的拉剪复合受力性能,设计并制作20个试件,进行拉剪复合受力试验。分析混凝土类型、化学锚栓直径、锚固深度和拉剪比(锚栓所受拉力与剪力的比值)等因素对拉剪复合受力性能的影响,将试验所得结果与规范公式计算结果进行对比分析后,进行多元非线性回归,得到适用于轻骨料混凝土的化学锚栓拉剪复合受力下承载力设计值验算公式。结果表明:试件均发生受拉破坏;在普通混凝土和轻骨料混凝土中的极限承载力均随锚固深度的增加而增大,随拉剪比的增加而减小,拉剪比的变化对锚栓的抗拉能力无明显影响。

关键词：化学锚栓轻骨料混凝土抗拉试验抗剪试验拉剪复合受力试验非线性回归