钢纤维页岩陶粒混凝土SHPB试验研究.pdf
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1、2 0 1 5年第 1 2期 1 2月 混 凝 土 与 水 泥 制 品 CHI NA C0NCRET E AND CEMENT PRODUCTS 2 01 5 No 1 2 De c e mb e r 钢纤维页岩陶粒混凝土 S HP B试验研究 杨 明宇 谢卫红 ( 空军勤务学 院机场工程与保障系 , 徐州 2 2 1 0 0 0 ) 摘要 : 为研究铜纤 维页岩 陶粒混凝土在 台风 、 海浪和地震等动荷载 作用下的动力 学性 能, 制备 了 5种不 同铜 纤维掺 量的铜 纤维页岩 陶粒 混凝 土试件进行静 态抗压试验和 S HP B单轴冲击试验 ,分析 了3种 冲击气压下材料 的 应变率效应
2、和钢纤维体积掺 量对动态抗压 强度 的影响 , 并用 B P神经 网络模型预 测了动态抗压强度 。结果表 明 , 材 料 的 应 变 率 效 应 主要 体 现在 增 强 效 果 上 : 不 同应 变率 会 影 响 铜 纤 维掺 量 对 动 态 抗 压 强 度 的 增 幅 , 其 中低 应 变 率 下增 幅最大 : B P神经 网络模 型对铜纤维掺 量较 小的试验 组动 态抗 压强度预 测较 准确。 关键词 : 钢 纤维页岩 陶粒混凝土 ; S HP B单轴冲击试验 ; B P神经 网络模型 Ab s t r a c t :I n o r d e r t o s t u d y o n t h
3、e d y n a mi c p e r f o r ma n c e o f s t e e l f i b e r s h a l e a g g r e g a t e c o n c r e t e u n d e r t h e d y n a mi c l o a d s o f t h e t y p h o o n , w a v e s a n d t h e e a r t h q u a k e , s t e e l f i b e r s h Me a g g r e g a t e c o n c r e t e s p e c i me n s wi t h fi
4、 v e d i f f e r e n t k i n d s o f s t e e l fi b e r c o n t e n t a r e p r e p a r e d b y s t a t i c c o mp r e s s i o n t e s t a n d S HP B s i n g l e a x i s i mp a c t t e s t , t h e s t r a i n r a t e o f t h r e e t y p e s o f ma t e r i a l s a n d t h e i n fl u e n c e o f v o l
5、 u me f r a c t i o n o f s t e e l fi b e r o n t h e d y n a mi c c o mp r e h e n s i v e s t r e n g t h a r e a n a l y z e d ,a n d t h e d y n a mi c c o mp r e h e n s i v e s t r e n g t h b y u s i n g BP n e u r a l n e t w o r k mo d e l i s p r e d i c t e d T h e r e s u l t s s h o w
6、t h a t t h e s t r a i n r a t e e ff e c t o f ma t e r i a l i s ma i n l v r e f l e e t e d i n e n h a n e e me n t e f f e c t d i f f e r e n t s t r a i n r a t e c a n a f lf e c t t h e i n c r e a s e o f d o s a g e o f s t e e l fi b e r o n t h e d y n a mi c c o mp r e h e n s i v e
7、s t r e n g t h ,t h a t t h e b i g g e s t i n c r e a s e i s a t l o w s t r a i n r a t e s ; a n d t h e f o r e c a s t o f d y n a mi c c o mp r e h e n s i v e s t r e n g t h o f l O W v o l u me f r a c t i o n o f s t e e l fi b e r b y u s i n g B P n e u r a l n e t wo r k mo d e l i s
8、 a c c u r a t e Ke y wo r ds :St e e l fibe r s h a l e a g g r eg a t e c o n c r e t e;S HPB s i ng l e a x i s i mp a c t t e s t ;BP ne ur a l ne t wo r k mo de l 中图分类号 : T U 5 2 8 5 7 2 文献标识码 : A 文章编号 : 1 0 0 0 4 6 3 7 ( 2 0 1 5 ) 1 2 5 4 0 4 0前言 页岩陶粒是指以页岩为原料 , 经过高温焙烧制 成 的人 造轻 骨料 。用 页岩 陶粒作 为粗
9、骨料 制成 的页 岩 陶粒混凝土具有轻质高强 、 经济环保 、 抗震性好 等优点 , 在高层建筑和大跨度桥梁中已得到广泛 的 应用。但页岩陶粒混凝土的脆性较 大 , 弹性模量较 小 , 而掺钢纤维后 的钢纤维页岩陶粒混凝 土能有效 改 良性 能 缺点 , 已成 为 页岩 陶粒 混 凝 土 的一 种 性 能 优越 的衍 生 品 。关 于钢纤 维 页岩 陶粒混 凝土 静态 力 学性能的研究 已经较成熟 曾志兴等 以钢纤维体积 掺量为单变量 ,页岩 陶粒混凝土基体配合比不变 , 得出掺 1 8 的钢纤维对基体抗压强度提高幅度最 大的结论ir 1 。霍俊芳等得 出掺钢纤维后 , 页岩陶粒混 凝土基体
10、由完全的脆性破坏发展为一定 程度 的塑 性破坏回 。但是 , 高层建筑和大跨度桥梁有遭 遇 台 风 、 海 浪和 地震 等 动 态荷 载 作用 的 风险 l 3 l , 而 目前 有 关 纤 维 页岩 陶粒 混 凝 土 的动力 学 性 能研 究较 少 _4 。 为此 , 本研究制备了五种不同钢纤维掺量的钢纤维 页 岩 陶粒 混凝 土 试件 ,进 行静 态抗 压 试验 和 S H P B 基 金 项 目 : 国家 自然 科 学 基 金 面上 项 目( 51 4 7 8 4 6 2 ) 。 5 4 单轴动态冲击试验 。 具体分析 了三种 冲击气压下材 料 的应变率效应和钢纤维体积掺量对材料 动态抗
11、 压 强 度 的影 响 ,同 时用 B P神 经 网络 模 型 对动 态抗 压 强度 进行 了预测 。 1 试 验 1 1 原材 料 钢纤维 :河北衡水某 钢纤维厂产波纹 型钢纤 维 性 能见表 1 , 样 品形貌 见 图 1 。 表 1 波 纹 形 钢 纤 维 的 主要 性 能指 标 罔 1 波纹形钢纤维形貌 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 杨 明字 , 谢 卫 红 钢纤 维页 岩 陶粒 混凝 土 S HP B试 验 研究 水 泥 : 徐州 市 某水 泥 厂产 P C 4 2 5级复 合硅 酸 盐水 泥 。 轻粗 骨 料 : 无 锡 产碎 石 型 页 岩 陶粒
12、 粒 径 为 5 1 5 mm, 堆 积密度 8 5 9 k g m , 表观 密度 1 2 5 0 k g m , 样 品形貌如图 2 。 细 骨料 : 本地 建 筑用 砂 , 满 足 类 砂 标 准 细度 模数为 2 6 , 砂粒径级配见表 2 减水剂 : 上海某公 司产萘式高效减水剂 。 减水 率为 1 8 。 表 2 砂 的粒径级配 图 2页岩陶粒的形貌 水 : 本地 自来水 。 1 2 配合 比设计及试验过程 为 比较不同钢纤维掺量对页岩 陶粒混凝 土基 体单轴动态抗压强度的影 响, 本试验设计 了五种 不 同钢纤维体积掺量 的钢纤维页岩 陶粒混凝土 的静 态立方体抗压试验和 S H
13、P B单轴冲击试验 。设计的 页岩陶粒混凝土基体强度等级为 C L 3 0 在轻骨料混 凝土中属 中强混凝土l 7 l 。钢纤维页岩陶粒混凝土保 持基体配合 比不变 , 仅改变钢纤维体 积掺量 。试验 中 静 态 抗 压 试 件 尺 寸 为 1 0 0 m mx l 0 0 m mx 1 0 0 mm S H P B试件为 0 7 4 mmx 3 6 5 m m。用绝对体积法计算 各组分材料的用量 , 见表 3 。 表 3 试件 编号及材料用量 k g m 静态抗压试验用 MT S 8 1 6电液伺服岩石力学试 验 系统 , 主要为后续的材料应变率效应研究奠定基 础 。 S HP B试验 压杆
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