CN102910872B

CN102910872B - 一种高延性纤维混凝土低矮剪力墙

Info

Publication number: CN102910872B
Application number: CN201210435078.7A
Authority: CN
Inventors: 邓明科; 梁兴文; 代洁
Original assignee: Xian University of Architecture and Technology
Current assignee: Xian University of Architecture and Technology
Priority date: 2012-11-04
Filing date: 2012-11-04
Publication date: 2014-07-02
Anticipated expiration: 2032-11-04
Also published as: CN102910872A

Abstract

本发明公开了一种高延性纤维混凝土低矮剪力墙，以解决现有低矮剪力墙存在的刚度大、延性和抗震性能差的问题。本发明的高延性纤维混凝土低矮剪力墙由高延性纤维混凝土浇筑而成，所述高延性纤维混凝土的组分为水泥、粉煤灰、硅灰、砂、PVA纤维和水。本发明的高延性纤维混凝土低矮剪力墙的抗震性能显著优于普通低矮剪力墙，该高延性纤维混凝土低矮剪力墙的刚度大、延性和抗震性能好，防止低矮剪力墙发生脆性破坏，可大幅度提高结构的耗能能力。

Description

一种高延性纤维混凝土低矮剪力墙

技术领域

本发明涉及一种剪力墙，具体涉及一种高延性纤维混凝土浇筑的低矮剪力墙。

背景技术

底部框架上部砖混结构和带转换层底部大空间剪力墙结构在我国城市建设和改造过程中有着广泛的应用。由于层高的限制，以及底层框架的开间和进深相对较大，底层大空间高层建筑的底层所采用的剪力墙一般为剪跨比小于1的低矮剪力墙。这类建筑能满足建筑多种使用功能的要求，但是由于这类房屋的侧移将集中发生在相对薄弱的底层，形成变形集中，并危及整个房屋的安全。由于低剪力墙的高宽比较小，其性能主要由剪力控制，其破坏模式为剪切脆性破坏，严重影响到地震区此类结构的抗震及安全性能。

现有的低矮剪力墙的浇注材料为普通混凝土，但因普通钢筋混凝土的延性较差，建筑遭受地震作用时，导致低矮剪力墙容易发生剪切脆性破坏而造成结构严重破坏甚至倒塌，难以满足“中震可修，大震不倒”的设计准则。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种不易发生脆性破坏且延性和抗震性能好的高延性纤维混凝土低矮剪力墙。

为此，本发明提供的高延性纤维混凝土低矮剪力墙的浇注材料为高延性纤维混凝土，所述高延性纤维混凝土的组分为水泥、粉煤灰、硅灰、砂、PVA纤维和水，其中，按质量百分比计，水泥：粉煤灰：硅灰：砂：水=1：0.9：0.1：0.76：0.58；以水泥、粉煤灰、硅灰、砂和水混合均匀后的总体积为基数，PVA纤维的体积掺量为1.5%。

优选的，上述水泥为P.O.52.5R硅酸盐水泥；粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰；硅灰的烧失量小于6%、二氧化硅含量大于85%、比表面积大于15000m²/kg；砂的最大粒径为1.26mm；PVA纤维的长度为6~12mm、直径为26μm以上、抗拉强度为1200MPa以上、弹性模量为30GPa以上。

优选的，上述高延性纤维混凝土中添加有减水率在30%以上的聚羧酸减水剂，减水剂的添加量为粉煤灰、硅灰和水泥总质量的0.8%。

优选的，上述高延性纤维混凝土的制备方法为：将水泥、硅灰、粉煤灰和砂干拌均匀后加入减水剂和80％的水搅拌均匀；之后再加入PVA纤维搅拌均匀后加入剩余20％的水搅拌均匀即得高延性纤维混凝土。

本发明高延性纤维混凝土低矮剪力墙是由高延性纤维混凝土浇筑而成，充分利用高延性纤维混凝土的高强度和高韧性，提高混凝土低矮剪力墙的承载力和变形能力，进而提高低矮剪力墙的延性和抗震性能。

与现有的低矮剪力墙相比，本发明的高延性纤维混凝土低矮剪力墙具有如下的特点：

（1）本发明的低矮剪力墙采用的高延性纤维混凝土抗压强度可达到60MPa以上，极限拉应变可达到普通混凝土的100倍以上，具有类似钢材的塑性变形能力，是一种具有高强度、高延性、高耐久性和高耐损伤能力的生态建筑材料，可有效提高低矮剪力墙的强度和变形性能，进一步提高结构的承载力和延性。

（2）本发明中的高延性纤维混凝土低矮剪力墙具有良好的耐久性，可延长结构的使用寿命，大幅度提高低矮剪力墙的承载力、延性和抗震性能，减少甚至免去强震后修复的工作。

具体实施方式

实施例1：

该实施例的剪力墙长4.5m，高4.2m，厚200mm，其剪跨比小于1。该实例中低矮剪力墙中暗柱的纵向钢筋取为

暗柱中箍筋取为φ8150，剪力墙的水平分布钢筋取为2φ10150mm，竖向分布钢筋取为2φ8200mm，采用传统的施工方法并以高延性纤维混凝土为浇注材料浇筑该实施例的低矮剪力墙。

遵循本发明的技术方案，该实施例的高延性纤维混凝土的组分为水泥、粉煤灰、硅灰、砂、PVA纤维和水，其中，按质量百分比计，水泥：粉煤灰：硅灰：砂：水=1：0.9：0.1：0.76：0.58；以水泥、粉煤灰、硅灰、砂和水混合均匀后的总体积为基数，PVA纤维（聚乙烯醇纤维）的体积掺量为1.5%；所用水泥为P.O.52.5R硅酸盐水泥，粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰，硅灰的烧失量为5%、二氧化硅含量为88%、比表面积为18000m²/kg，且硅灰符合GB/T 18736的相关要求；砂的最大粒径为1.26mm；PVA纤维为上海罗洋科技有限公司生产的PA600纤维，长度为8mm、直径为26μm、抗拉强度为1200MPa、弹性模量为30GPa，该实施例的高延性纤维混凝土中添加有江苏博特新材料有限公司的

-Ⅰ聚羧酸高性能减水剂，减水剂的添加量为粉煤灰、水泥和硅灰总质量的0.8%。

该实施例的高延性纤维混凝土的制备方法为：首先将水泥、硅灰、粉煤灰和砂倒入强制式搅拌机中干拌2~3分钟；再加入减水剂和80%的水，搅拌1~2分钟；然后加入PVA纤维再搅拌2分钟后加入剩余20%的水，搅拌1~2分钟。

以下是发明人提供的关于本实施例的高延性纤维混凝土的力学性能试验及其结果。

（1）采用70.7mm×70.7mm×70.7mm的标准试模制作立方体试块，按标准养护方法养护60天，进行立方体抗压强度试验。试验结果表明：高延性纤维混凝土试块抗压强度平均值为65MPa，试块达到峰值荷载后卸载再进行第二次加载，残余抗压强度可达到峰值荷载的80%，试块破坏过程具有明显抗压韧性。

（2）采用40mm×40mm×160mm的标准试模制作棱柱体抗弯试件，按标准养护方法养护60天，进行抗弯性能试验。试验结果表明：高延性纤维混凝土试件的初裂强度为4.8MPa，试件开裂以后承载力继续提高，极限强度为10.1MPa，达到峰值荷载后承载力下降缓慢，按照ASTM C1018法计算所得的弯曲韧性系数其弯曲韧性I₅、I₁₀、I₂₀、I₃₀分别为6.2、14.5、33.0、50.6，表明具有很高的弯曲韧性。

（3）采用50mm×15mm×350mm的试模制作拉伸试块，按标准养护方法养护60天，进行直接拉伸试验。结果表明：高延性纤维混凝土试件单轴抗拉强度平均值为3.6MPa，极限拉应变可达到1.2%，试件开裂以后承载力基本保持不变，具有良好的抗拉韧性，破坏过程中出现10余条裂缝。

以上试验表明，高延性纤维混凝土的极限拉应变远高于《混凝土结构设计规范》GB50010中普通混凝土的极限拉应变，高延性纤维混凝土受压、受拉、受弯破坏时均具有较高的韧性，其破坏特征与普通混凝土发生脆性破坏具有明显不同。

该实施例的高延性纤维混凝土的上述力学特性表明，采用高延性纤维混凝土制成的混凝土强度高、变形能力好，不易发生脆性破坏。用它浇筑成低矮剪力墙，可显著提高其承载力、延性和抗震性能。

本发明的高延性纤维混凝土低矮剪力墙可用于底部框架上部砖混结构、带转换层底部大空间剪力墙结构中的低矮剪力墙。

Claims

1.一种高延性纤维混凝土低矮剪力墙，其特征在于，所述高延性纤维混凝土低矮剪力墙的浇筑材料为高延性纤维混凝土，该高延性纤维混凝土的组分为水泥、粉煤灰、硅灰、砂、PVA纤维和水，其中，按质量百分比计，水泥：粉煤灰：硅灰：砂：水=1：0.9：0.1：0.76：0.58；以水泥、粉煤灰、硅灰、砂和水混合均匀后的总体积为基数，PVA纤维的体积掺量为1.5%；

所述水泥为P.O.52.5R硅酸盐水泥；所述粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰；所述硅灰的烧失量小于6%、二氧化硅含量大于85%、比表面积大于15000m²/kg；所述砂的最大粒径为1.26mm；所述PVA纤维的长度为6～12mm、直径为26μm以上、抗拉强度为1200MPa以上、弹性模量为30GPa以上；

所述高延性纤维混凝土中添加有减水率在30%以上的聚羧酸减水剂，且减水剂的添加量为粉煤灰、硅灰和水泥总重量的0.8%。

2.如权利要求1所述的高延性纤维混凝土低矮剪力墙，其特征在于，所述高延性纤维混凝土的制备方法为：将水泥、硅灰、粉煤灰和砂干拌均匀后加入减水剂和80%的水搅拌均匀；之后再加入PVA纤维搅拌均匀后加入剩余20%的水搅拌均匀即得高延性纤维混凝土。