自密实混凝土及其在新型叠合节能结构体系中的性能研究

结构混凝土新材料和新结构体系的研究应用，是土木工程建设实现低消耗、低污染，资源节约目标的根本途径。新型叠合结构体系基于"低耗、节能、环保、耐久"理念，预制墙板内设隔热保温层并兼做模板，现场浇注混凝土，实现节能环保与工业化集成，且结构整体性及抗震性能好。墙体兼顾承重与节能，受力钢筋和支架钢筋密集，增加了混凝土浇注难度，浇注质量成为关键问题。采用自密实绿色高性能混凝土，能确保钢筋密集工程的浇筑质量，对工程应用有现实意义。本项目结合自密实混凝土和节能叠合结构优势，以自密实混凝土材料和结构性能以及叠合节能墙体中的关键技术为基础，分析混凝土流动性、填充性、稳定性，研究现浇自密实混凝土对叠合结构预制薄壁墙板侧向压力的影响，以及对叠合节能墙体结构性能的影响。将自密实混凝土材料科学的试验及理论研究用于新型叠合节能结构体系，拓展自密实混凝土在复杂结构中的高效应用，推进新型节能结构体系对人类环境的贡献和发展。

预制墙板与现浇混凝土结合的新型叠合剪力墙体系，集模板与承重、节能与工业化多功能一体,具有很好的应用前景。但由于墙体内空腔受限，受力钢筋和支架钢筋密集，增加了混凝土的浇注难度，影响预制叠合剪力墙抗震性能；利用高性能自密实混凝土确保钢筋密集处的浇注质量，但浇筑过程中自密实混凝土产生对模板的侧向压力具有较多不确定性，过低估计模板侧压，易导致模板变形、倒塌，结构提早破坏；过高估计模板侧压，将使工程造价增加，制约了新型叠合节能结构的推广应用。.基于自密实混凝土拌合物工作性能要求，从实验室角度和工程现场角度，进行了自密实混凝土配合比设计。通过几十组坍落扩展度试验、J型环试验、L型流动仪试验、过筛试验，对混凝土的流动性、钢筋间隙通过能力、抗离析性能进行了测试，分析了砂率、水胶比、骨料最大粒径、胶凝材料用量对工作性能的影响。通过自密实混凝土流变性能的数值模拟，研究了自密实混凝土流动性与抗离析性的相互关系，合理选取屈服应力和塑性黏度两个流变参数，数值模拟结果与试验结果吻合较好。得到了预制叠合剪力墙结构应用的优化配合比。.研制了两种适合实验室测试SCC模板侧向压力的测试装置，通过不同模板侧向压力试验, 对自密实混凝土模板侧压力变化进行研究，结果表明：模板侧压力最大值小于液体静压力。现场以现浇自密实混凝土叠合剪力墙中预制墙板为模板，研究足尺墙体中浇筑速度对模板侧向压力的影响，侧向压力随浇筑速度增大而增大；借助BP神经网络预测自密实混凝土模板侧压力，预测结果与试验结果吻合。提出了模板工程应用中的关键技术，并针对现场叠合剪力墙模板侧向压力支护方案的不足，提出支护方案修改建议。.通过实验室制作的7片缩尺叠合剪力墙试件、现场制作的9片足尺剪力墙试件在低周反复荷载下的试验，研究了不同墙体边缘构件约束形式、轴压比等条件下，预制墙板现浇SCC叠合剪力墙的抗震性能。结果表明：预制墙板现浇SCC叠合剪力墙具有较好抗震性能；两侧预制墙板之间的桁架钢筋起着良好连接作用，使叠合墙体能整体协同受力；预制墙板内浇SCC叠合剪力墙承载力及延性都好于预制墙板内浇NC叠合剪力墙；轴压比增大有利于改善墙体的抗震性能；边缘构件采用暗柱形式的叠合剪力墙整体工作性能增强。项目研究结果对自密实混凝土叠合剪力墙的工程有较大贡献。