书名：钢纤维页岩陶粒混凝土叠浇梁板
书号：978-7-5239-0414-5
定价：48元
作者：李长永,赵明磊,赵明爽,王会娟
出版时间：2025-10-24
出版社：中国电力出版社
页码： 176    字数(千字)：271
开本：16开    版次：1    印次：1

品牌介绍

中国电力出版社成立于 1951 年，作为中国成立最早的中央科技出版社之一，曾隶属于水利电力部、能源部、电力工业部、国家电力公司，现为国家电网公司所属的科技出版社，在电气技术专业出版领域享有极高的声誉。该社作为以图书出版为主体，音像、电子出版物、期刊、网络出版共同发展的大型出版企业，以强大的出版资源和高素质的专业队伍，致力于向读者提供包括电力工程、电气工程、建筑工程、电子技术、信息技术、外语、大中专教材、家教等学科门类齐全的权威出版物，也竭力为广大师生提供精品教材，是教育部和北京市教委规划教材的出版基地之一。

作者介绍

李长永，华北水利水电大学副教授，河南省生态建材与结构工程创新型科技团队核心成员，河南省土木工程结构类课程教学团队主讲教师。主要研究方向为生态建筑材料，纤维水泥基复合材料、大型复杂混凝土结构仿真试验与优化设计。参编国家行业标准1部，出版专著3部，取得国家发明专利6项。科研成果获得河南省和河北省科技进步二等奖4项、三等奖2项。曾出版《高效预应力混凝土空心板桥研究与实践》等图书。

内容介绍

钢纤维页岩陶粒混凝土具有轻质高强的特点,特别是在与抗拉相关的性能和韧性方面具有明显优势,用于混凝土结构的受拉区可显著提高结构的抗裂、限裂、延性和抗疲劳等性能。钢纤维页岩陶粒混凝土叠浇梁板是在截面受拉区一定高度范围内采用钢纤维页岩陶粒混凝土,其上同期现浇普通混凝土制作而成的新型结构构件。该组合方式可充分利用钢纤维页岩陶粒混凝土抗拉和普通混凝土抗压的受力特性,达到优化结构受力性能、减轻梁板结构自重的技术效果。本书介绍了钢纤维页岩陶粒混凝土基本性能及叠浇梁板的受力性能研究成果,包括钢纤维页岩陶粒混凝土基本性能、钢纤维页岩陶粒混凝土叠浇梁正截面和斜截面的静载与疲劳受力性能、钢纤维页岩陶粒混凝土叠浇板抗冲切性能等。 本书可作为土木类专业在校本科生、研究生的学习用书,也可用于建筑企业技术研发与在职工程技术人员工程技术培训的参考用书。
本书适用于本书可作为土木类专业在校本科生、研究生的学习用书,也可用于建筑企业技术研发与在职工程技术人员工程技术培训的参考用书。

前言

前言 轻骨料混凝土具有轻质、比强度(立方体抗压强度与干表观密度的比值)高、隔热、隔声等优点,在轻骨料混凝土中掺入钢纤维配制的钢纤维轻骨料混凝土,既保持了轻骨料混凝土的优点,又显著提高了其抗拉、抗裂、限裂以及韧性性能,可明显改善混凝土结构的抗震延性、抗疲劳性能和耐久性能。因此,开展钢纤维轻骨料混凝土及其结构构件受力性能研究具有重要的结构工程应用价值。为充分利用钢纤维轻骨料混凝土和普通混凝土的优点,本书作者提出了一种新型叠浇梁板结构形式:在下部一定高度的钢纤维轻骨料混凝土上同期现浇普通混凝土组成的叠浇梁板,并对其进行了静载和疲劳性能试验研究与理论分析,成果集于本书,共5章。 第1章总结了采用膨胀页岩陶粒作为粗骨料的钢纤维轻骨料混凝土配合比设计、拌和物工作性能、物理力学性能、收缩性能和抗冻性能。钢纤维页岩陶粒混凝土的配合比设计基于绝对体积法,将钢纤维视为粗骨料计算砂率,考虑钢纤维表面裹浆厚度1.0mm增加浆体量。钢纤维页岩陶粒混凝土的干表观密度可控制在1950kg/m3 以内,属于轻骨料混凝土。钢纤维页岩陶粒混凝土与基体页岩陶粒混凝土的抗压强度、弹性模量、劈裂抗拉和轴心抗拉强度随砂率、水灰比、水泥用量的变化规律是一致的,可以相同强度等级的页岩陶粒混凝土为基础,按线性回归得到钢纤维页岩陶粒混凝土抗压、抗拉和抗弯强度的钢纤维增强系数。钢纤维页岩陶粒混凝土的抗拉强度宜采用轴心抗拉试验方法测定。采用高强度等级的水泥可提高钢纤维页岩陶粒混凝土的强度。随着水泥强度和钢纤维体积率的增加,钢纤维页岩陶粒混凝土的压缩吸能和压缩韧性比增大,弯曲韧性指标I20和I30明显改善。初始弯曲韧度比、等效初始弯拉强度、弯曲韧度比和弯拉强度随水泥强度和钢纤维体积率的变化,反映了钢纤维在峰值荷载前后对钢纤维页岩陶粒混凝土抗弯性能的增强作用,以及高强度水泥对钢纤维页岩陶粒混凝土基体强度的影响。钢纤维页岩陶粒混凝土的自收缩和干缩在28d内发展较快,90d后趋于稳定,发展规律受页岩陶粒和细骨料(陶砂、机制砂)的性质影响,同时干缩还受钢纤维体积率的影响。强度较低的页岩陶粒制备的钢纤维页岩陶粒混凝土的自收缩和干缩在28d内快速增大,且终值也较大。采用陶砂制备的钢纤维页岩陶粒混凝土的自收缩较大,但干缩可明显减小。在冻融循环作用下,钢纤维页岩陶粒混凝土的质量损失率虽达不到限制值5%,但相对动弹性模量具有明显的变化趋势,相对弯拉强度更加敏感。当引气剂掺量适当时,钢纤维页岩陶粒混凝土的抗冻性随钢纤维体积率的增加而提高。采用机制砂制备的钢纤维页岩陶粒混凝土具有良好的抗冻性,其相对动弹性模量随冻融循环次数的增加而缓慢降低,且相对弯拉强度的降低也变小。 第2章总结了钢纤维页岩陶粒混凝土叠浇梁的正截面受力性能试验成果与计算方法。试验梁的矩形截面宽度为150mm、高度为300mm,跨度为2.7m,纵向受拉钢筋配筋率为0.77%~2.49%,钢纤维体积率为0.8%~1.6%,普通混凝土强度等级为C30~C70,叠浇截面高度比为0~0.6。试验结果表明:叠浇梁的叠浇界面能够保证正截面受弯的整体性能,不存在界面滑移变形,正截面受弯全过程的应变分布仍符合平截面假定;钢纤维页岩陶粒混凝土截面高度、钢纤维体积率是影响叠浇梁正截面受力性能的主要因素,并与纵向受拉钢筋配筋率及受压区混凝土强度相关联;叠浇梁的叠浇截面高度比不宜大于0.5,且叠浇的普通混凝土强度等级不应低于钢纤维页岩陶粒混凝土的强度等级;增大钢纤维体积率将进一步提高叠浇梁正截面受拉区的抗拉强度和限制裂缝发展的能力,裂缝分布呈间距小而密、延伸高度短、根状裂缝多的特征更加明显;纵向受拉钢筋配筋率适当时,有利于提高叠浇梁正截面抗裂弯矩,并保证受弯破坏为始于纵向受拉钢筋屈服并伴随受压区混凝土压碎的延性破坏。考虑钢纤维影响效应,提出了叠浇梁正截面抗裂弯矩、裂缝宽度、抗弯刚度和极限承载力的计算公式。 第3章总结了钢纤维页岩陶粒混凝土叠浇梁的斜截面受力性能试验成果与计算方法。试验梁的矩形截面宽度为150mm、高度为400mm,跨度为2.9m,纵向受拉钢筋配筋率为1.78%,配箍率为0.38%,截面高度比为0.3、0.4和0.5,剪跨比为1.5、2.0、2.5和3.0,钢纤维体积率为0.8%、1.2%和1.6%。试验结果表明:截面高度比为0.3~0.5是合理的,叠浇梁剪切裂缝分布和破坏模式与钢筋钢纤维页岩陶粒混凝土梁和普通钢筋混凝土梁相似,叠浇界面无黏结滑移,钢纤维页岩陶粒混凝土和普通高强混凝土的组合有利于提高叠浇梁的抗剪开裂能力和抗剪承载力;叠浇梁的抗剪性能随着钢纤维体积率的增大而提高,随着剪跨比的增大而降低。基于受剪机理,可采用钢纤维页岩陶粒混凝土的抗拉强度预测叠浇梁的抗剪开裂荷载,可采用考虑钢纤维页岩陶粒混凝土与普通混凝土联合作用的等效抗拉强度计算叠浇梁的抗剪承载力,并间接控制正常使用状态下的最大斜裂缝宽度以满足耐久性要求。 第4章总结了钢纤维页岩陶粒混凝土叠浇梁的正截面和斜截面疲劳性能试验成果与验算方法。正截面疲劳试验梁的矩形截面宽度为150mm、高度为300mm,跨度为2.7m,纯弯段长度为0.9m,纵向受拉钢筋配筋率为1.27%。斜截面疲劳试验梁的矩形截面宽度为150mm、高度为400mm,跨度为2.9m,剪跨比λ=2.0,纵向受拉钢筋配筋率为1.84%,配箍率为0.32%,截面高度比为0.3~0.5,钢纤维体积率为0.8%~1.6%。正截面疲劳试验结果表明:当钢纤维体积率相同时,随着截面高度比从0.5减小至0.3,叠浇梁出现沿某一主裂缝发生纵向受拉钢筋断裂、受压区普通混凝土压碎或受压区普通混凝土压碎伴随纵向受拉钢筋断裂等3种破坏模式;当截面高度比相同时,钢纤维体积率为0.8%~1.2%的叠浇梁的受压区普通混凝土被压碎并伴有纵向受拉钢筋断裂,钢纤维体积率为1.6%的叠浇梁受压区普通混凝土被压碎,因此增大钢纤维掺量可防止纵向受拉钢筋疲劳断裂;疲劳荷载上限越高,梁的疲劳寿命就越短;疲劳抗弯刚度退化曲线反映了试验梁的不同疲劳破坏机理。斜截面疲劳试验结果表明:叠浇梁在疲劳荷载上限的斜裂缝达到一定宽度时,箍筋初始应力幅超过了安全限值,发生以箍筋断裂为特征的受剪疲劳破坏;随着疲劳次数的增加,斜裂缝宽度呈现快速、稳定和失稳等三阶段发展特征。提出了叠浇梁应力水平、纵向受拉钢筋应力幅、抗弯刚度退化、不同疲劳次数时最大斜裂缝宽度的预测公式,为寻求截面高度比与钢纤维体积率的最佳组合,实现叠浇梁疲劳可控提供了计算方法。 第5章总结了钢纤维页岩陶粒混凝土叠浇双向板的受冲切性能。试验双向板的厚度为150mm,钢纤维页岩陶粒混凝土层的厚度为75~105mm,叠浇截面高度比为0.5~0.7。钢纤维页岩陶粒混凝土的强度等级为LCF40,钢纤维体积率为1.2%。结果表明:钢纤维轻骨料混凝土叠浇板与普通混凝土板相比,抗冲切承载力显著提高,提高比例可达63%~71%;抗冲切开裂能力、刚度和延性也有一定的增强与改善,冲切裂缝宽度明显减小。 本书著作者为华北水利水电大学李长永副教授(博士)和赵明爽讲师(博士)、郑州大学赵明磊副研究员(博士)和中原科技学院王会娟副教授(硕士,在读博士生)。在本书编撰过程中,统一了不同研究阶段发表的期刊论文中对试验参数的表述。研究工作得到了河南省高校生态建筑材料与结构工程科技创新团队(13IRTSTHN002)、河南省生态建材与结构工程创新型科技团队(豫科人组〔2017〕6号)、郑州市科技领军人才培育计划(096SYJH23105)、河南省高校重点科研项目(12A560008、15A560026、16A560024)以及河南省生态建材工程国际联合实验室和2023年河南省新一轮土木水利重点学科建设经费支持;得到了郑州大学陈淮教授、华北水利水电大学赵顺波教授的悉心指导。同时,华北水利水电大学李晓克教授、潘丽云教授、石风俊教授、曲福来教授、丁新新副教授参与了相关科研课题的研究生指导工作,硕士研究生袁浩、高轲轲、陈彦磊、杜中华、宋闻辉、徐文晓、彭超、康星星、陈梅华等参与完成了相关试验研究工作,在此一并表示衷心的感谢。 由于水平所限,本书不妥和需进一步完善之处,尚祈读者同仁批评指正。 著者 2025年8月于郑州

目录

目录
前言
第 1章 钢纤维页岩陶粒混凝土基本性能 1
11 概述 1
12 抗压与抗拉性能 1
121 原材料 1
122 配合比与试件制备 3
123 试验方法 5
124 拌和物工作性能 5
125 表观密度 7
126 抗压性能 9
127 抗拉性能 19
13 抗压与弯拉性能 32
131 原材料 32
132 配合比与试件 32
133 轴心抗压性能 34
134 抗弯性能 37
14 收缩性能 41
141 原材料 41
142 配合比与试件制备 42
143 拌和物工作性能 43
144 表观密度和抗压强度 43
145 自收缩性能 44
146 干缩性能 46
15 抗冻性能 49
151 原材料 49
152 配合比与试件制备 49
153 试验方法 51
154 质量损失率 52
155 相对动弹性模量 54
156 相对弯拉强度 55
16 本章小结 56
参考文献 58
第 2章 钢纤维页岩陶粒混凝土叠浇梁正截面受力性能 63
21 概述 63
22 叠浇梁正截面受力性能试验 63
221 试件设计 63
222 材料性能实测 64
223 叠浇梁的制作 65
224 试验加载及量测方案 66
23 叠浇梁正截面应变分布 68
24 叠浇梁正截面抗裂度 71
241 正截面抗裂度的计算方法 71
242 正截面抗裂度的影响因素分析 75
25 叠浇梁正截面裂缝宽度 78
251 裂缝分布形态 78
252 裂缝分布的统计分析 81
253 平均裂缝间距的影响因素分析 84
254 平均裂缝宽度的影响因素分析 88
255 裂缝截面有效受拉高度的统计分析 90
256 正截面裂缝宽度的计算方法 94
26 叠浇梁正截面抗弯刚度 105
261 跨中挠度—弯矩曲线 105
262 抗弯刚度—弯矩曲线 105
263 抗弯刚度计算方法 106
27 叠浇梁正截面承载力 108
271 影响因素分析 108
272 正截面承载力计算方法 110
28 本章小结 115
参考文献 115
第 3章 钢纤维页岩陶粒混凝土叠浇梁斜截面受力性能 117
31 概述 117
32 叠浇梁斜截面受力性能试验 117
321 原材料与混凝土制备 117
322 试件设计与制作 118
323 试验方法 120
33 叠浇梁裂缝分布与破坏形态 120
331 截面高度比的影响 120
332 钢纤维体积率的影响 122
333 剪跨比的影响 124
34 斜截面抗裂性能 125
35 斜截面承载力 127
351 预测计算方法 127
352 设计计算方法 128
36 斜裂缝宽度控制 129
37 本章小结 130
参考文献 131
第 4章 钢纤维页岩陶粒混凝土叠浇梁疲劳受力性能 133
41 概述 133
42 试验梁制备 133
421 原材料 133
422 试验梁设计制作 135
423 试验方法 136
43 叠浇梁正截面疲劳性能 138
431 裂缝分布形态 138
432 疲劳破坏形态 140
433 受压区混凝土应变 142
434 叠浇梁的应力水平 143
435 纵向受拉钢筋的应力幅 144
436 正截面抗弯刚度 145
44 叠浇梁斜截面疲劳性能 148
441 疲劳破坏特征 148
442 斜裂缝宽度验算 150
443 箍筋疲劳应力验算 152
45 本章小结 154
参考文献 155
第 5章 钢纤维页岩陶粒混凝土叠浇双向板受冲切性能 158
51 概述 158
52 试验概况 158
521 试件设计与制作 158
522 试验方法 159
53 试验结果及分析 160
531 荷载—挠度关系 160
532 裂缝发展与分布形态 161
533 极限承载力及破坏特征 162
54 本章小结 162
参考文献 163