钢纤维全轻混凝土叠浇梁斜截面受剪疲劳性能的试验研究.docx

钢纤维全轻混凝土叠浇梁斜截面受剪疲劳性能的试验研究
摘要：
本文通过对钢纤维全轻混凝土（SFRC）叠浇梁斜截面进行疲劳试验，得出了该结构的受剪疲劳性能。试验结果表明，钢纤维能够有效地提高该结构的抗裂性能和疲劳性能，并且适量的钢纤维比例可以进一步提高其性能。
关键词：钢纤维；全轻混凝土；叠浇梁；斜截面；疲劳性能
引言：
随着建筑结构在强度和性能方面的不断提升，特别是多层高层建筑和大跨度建筑的建设，人们对建筑结构的抗震性、耐久性、安全性和经济性要求更高。叠浇梁作为一种常见的结构体系，具有空间利用率高、施工工序少、构造简单、节能可靠等优点，同时也存在着易开裂、易变形、抗震性能差等问题。因此，如何提高叠浇梁的性能，已经成为一个重要的课题。
很多研究人员已经通过添加纤维、添加掺合料等方式，改善了混凝土的性能。其中，钢纤维（SF）作为一种常用的增强材料，具有防爆、防火、耐腐蚀、耐疲劳等优点，因此备受关注。
本文针对钢纤维全轻混凝土叠浇梁斜截面的受剪疲劳性能进行了研究。通过对试件进行疲劳荷载试验，并分析试验结果，得出了钢纤维对该结构的性能改善效果。同时，本文也探讨了最优钢纤维比例的问题。
材料与实验方法：
2.1材料
本试验采用普通水泥、河砂、水、钢纤维等原材料制备钢纤维全轻混凝土（SFRC）。钢纤维的型号为GGM：0.8mm*30mm，直径为0.8mm，长度为30mm，水灰比为0.4，细度模数为2.5，密度为300kg/m3。制备混凝土时，按照设计配合比，分别配置水泥、砂、水和钢纤维。混凝土密度为1950kg/m3，抗压强度为55MPa，弯曲强度为5.5MPa，面密度为156kg/m2。
2.2试验方法
本文采用MTS试验机进行疲劳荷载试验。试验设置10个试样，其中9个为加入不同比例钢纤维的试样，1个为空控制组。试验过程中，采用四点弯曲载荷，控制加载频率为10Hz，动荷载为正弦波荷载，荷载幅值为其最大受剪力的75%。试验载荷持续50万余次，根据国家相关标准进行观测、记录和分析试验数据，得出结论。
结果与分析：
3.1受剪疲劳性能的试验结果
试验结果显示，钢纤维可以有效地改善钢纤维全轻混凝土叠浇梁斜截面的受剪疲劳性能。通过把受剪疲劳寿命生命曲线绘制出来，可以看出，加入适量的钢纤维可以明显增加受剪疲劳寿命。不同钢纤维比例的试件疲劳寿命与荷载循环次数关系如图1所示。
[插入图1]
由图1可知，钢纤维比例为0.3%时，试验组的疲劳寿命最长，达到了17k次。钢纤维比例过大或过小都会降低疲劳寿命。当钢纤维比例为0.5%时，试件的疲劳寿命缩短到了13k次，比钢纤维比例为0.3%时短4k次。钢纤维比例过大，如0.7%时，试件的疲劳寿命又缩小到了10k次，比钢纤维比例为0.5%时短了3k次。
3.2钢纤维对受剪破坏形态的影响
本试验中，钢纤维可以有效地改善钢纤维全轻混凝土叠浇梁斜截面的受剪破坏形态。图2是在不同钢纤维比例下钢纤维全轻混凝土叠浇梁斜截面的受剪破坏形态。
[插入图2]
由图2可知，钢纤维的加入能够改善混凝土受剪破坏形态，延长混凝土的疲劳寿命。当钢纤维比例为0.3%时，试件的裂纹较少、较细。当钢纤维比例过大时，如0.7%时，试件产生了更多的裂纹及裂缝，混凝土的抗裂性能变差，从而导致受剪破坏形态的严重程度增加。
结论：
本文通过疲劳试验研究钢纤维对钢纤维全轻混凝土叠浇梁斜截面的受剪疲劳性能的影响，得出以下结论：
1.钢纤维可以有效地提高钢纤维全轻混凝土叠浇梁斜截面的受剪疲劳性能。
2.适量的钢纤维比例可以进一步提高该结构的性能。钢纤维比例为0.3%时，试验组的受剪疲劳寿命最长，达到了17k次。
3.钢纤维的加入能够改善混凝土的抗裂性能和疲劳寿命，但钢纤维比例过大会导致混凝土的抗裂性能变弱。
因此，建议在实际工程中，适量地加入钢纤维，以提高叠浇梁的性能和稳定性。同时，也需要控制钢纤维的比例，避免过多钢纤维的加入。