铝合金混凝土梁受弯实验准备.doc

铝合金混凝土梁受弯实验准备铝是元素周期表中第三周期主族元素，原子序数为13，原子量为26.9815。 铝具有一系列比其他有色金属、钢铁、塑料和木材等更优良的特性，如密度小，仅为2.7 g / cm3，约为铜或钢的1/3；良好的耐蚀性和耐候性；良好的塑性和加工性能；良好的导热性和导电性；良好的耐低温性能，对光热电波的反射率高、表面性能好；无磁性；基本无毒；有吸音性；耐酸性好；抗核辐射性能好；弹性系数小；良好的力学性能；优良的铸造性能和焊接性能；良好的抗撞击性。此外，铝材的高温性能、成型性能、切削加工性、铆接性以及表面处理性能等也比较好。因此，铝材在航天、航海、航空、汽车、交通运输、桥梁、建筑、电子电气、能源动力、冶金化工、农业排灌、机械制造、包装防腐、电器家具、日用文体等各个领域都获得了十分广泛的应用，下表列出了铝的基本特性及主要应用领域。铝是面心立方结构，故具有很高的塑性（:3240%，:7090%），易于加工，可制成各种型材、板材。抗腐蚀性能好；但是纯铝的强度很低，退火状态 b 值约为8kgf/mm2，故不宜作结构材料。通过长期的生产实践和科学实验，人们逐渐以加入合金元素及运用热处理等方法来强化铝，这就得到了一系列的铝合金。 添加一定元素形成的合金在保持纯铝质轻等优点的同时还能具有较高的强度，b 值分别可达 2460kgf/mm2。这样使得其“比强度”（强度与比重的比值 b/）胜过很多合金钢，成为理想的结构材料，广泛用于机械制造、运输机械、动力机械及航空工业等方面，飞机的机身、蒙皮、压气机等常以铝合金制造，以减轻自重。采用铝合金代替钢板材料的焊接，结构重量可减轻50%以上铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。随着近年来科学技术以及工业经济的飞速发展，对铝合金焊接结构件的需求日益增多，使铝合金的焊接性研究也随之深入。铝合金的广泛应用促进了铝合金焊接技术的发展，同时焊接技术的发展又拓展了铝合金的应用领域，因此铝合金的焊接技术正成为研究的热点之一。 铝合金密度低，但强度比较高，接近或超过优质钢，塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性，工业上广泛使用，使用量仅次于钢。铝的基本特性及主要应用领域基本特性主 要 特 点主要应用领域举例质量轻铝的密度为2.7 g/dm3,约为铜或铁的1/3。是轻量化的良好材料用于制造飞机、航天器、轨道车辆、汽车、船舶、桥梁、高层建筑、重型机械部件和质量轻的容器等强度好铝的力学性能不如钢铁，但它的比强度高，可以添加铜、镁、锰、铬等合金元素，制成铝合金，再经热处理，而得到很高的强度。铝合金的强度比普通钢好，也可以和特殊钢媲美用于制造桥梁（特别是吊桥、可动桥）、飞机、压力容器、集装箱、建筑结构材料、小五金等加工容易铝的延展性优良，易于挤出形状复杂的中空型材和适于拉伸加工及其他各种冷热塑性成形受力结构部件框架，一般用品及各种容器、光学仪器及其他形状复杂的精密零件美观、适于各种表面处理铝及其合金的表面有氧化膜，呈银白色，相当美观。如果经过氧化处理，其表面的氧化膜更牢固，而且还可以用着色和喷涂等方法，制造出各种颜色和光泽的表面建筑用壁板、器具装饰、装饰品、标牌、门窗、幕墙、汽车和飞机蒙皮、仪表外壳及室内外装修材料等导热、导电性好导热、导电率仅次于铜，约为钢铁的34倍电线、母线接头、锅、电饭锅、热交换器、汽车散热器、电子元件等对光、热、电波的反射性好对光的反射率，抛光铝为70%，高纯度铝经过电解抛光后为94%，比银（92%）还高。铝对热辐射和电波也有很好的反射性能照明器具、反射镜、屋顶瓦板、抛物面天线、冷藏库、冷冻库、投光器、冷暖器的隔热材料没有磁性铝是非磁性体船上用的罗盘、操舵室的器具等耐低温铝在温度低时，它的强度反而增加而无脆性，因此它是理想的低温装置材料冷藏库、冷冻库、南极雪上车辆、氧及氢的生产装置铝合金有很多种类。按合金中所含主要元素成分可分为：工业纯铝（1系），Al-Cu合金（2系），Al-Mn合金（3系），Al-Si合金（4系），AL-Mg合金（5系），Al-Mg-Si合金（6系），Al-Zn-Mg合金（7系），Al-其它元素合金（8系）及备用合金组（9系）。我们实验主要是应用Al-Mg-Si合金中的6061, 6061 主要含有镁和硅两种元素，故集中了4XXX系列和5XXX系列的优点6061是一种冷处理铝锻造产品。适用于对抗腐蚀性、氧化性要求高的应用。可使用性好，接口特点优良，容易涂层，加工性好。6061的一般特点：优良的接口特征、容易涂层、强度高、可使用性好，抗腐蚀性强由于铝合金用于混凝土中的架筋、箍筋等，所以应该应用有螺纹的铝合金使其与混凝土结合牢固，通过增加接触面积来增大摩擦力，使得铝合金与混凝土不容易脱落。铝合金钢筋混凝土梁实验报告一、 实验目的1. 在学习铝合金钢筋混凝土受弯构件正截面受弯性能、斜截面受剪性能以及钢筋的布置的基础上，通过铝合金钢筋混凝土简支梁的设计、制作和受弯全过程的试验，对受弯承载力、刚度和裂缝进行测定，并对破坏形态进行观测，进一步加强对铝合金钢筋混凝土梁受弯性能、正截面承载力计算理论、裂缝及变形性能的理解。2. 学习适筋梁、超筋梁和少筋梁的配筋，计算破坏荷载，观测破坏形态和挠度，裂缝开展和分布情况。3. 学习钢筋混凝土截面抗剪验算的方法。4. 了解并掌握钢筋混凝土构件的制作过程。5. 了解常用结构试验仪器的使用方法。6. 初步掌握结构试验测量数据的整理和分析，试验分析报告的撰写。7. 以铝合金钢筋混凝土梁的资料查找、铝合金钢筋混凝土梁制作及试验，培养对结构试验的兴趣，了解结构试验的前沿，并锻炼资料的自主查找学习能力。二、 实验要求1. 设计混凝土简支梁，使之在试验室提供的加载条件下破坏，观察破坏的全过程。2. 利用试验室提供的材料和试验器具，自己动手制作混凝土构件。3. 对制作试件的开裂荷载、破坏荷载以及受力性能进行预测。4. 混凝土构件加载试验，验证预测结果。三、 实验设计一）梁基本参数的选择1.试验梁的几何尺寸：a)梁截面尺寸：bh=100mm150mm；b)梁的跨度： l=1000mm；c)保护层厚度：c=15mm；2.钢筋型号：HRB335：a)钢筋直径： d=6mm；b)钢筋的抗拉强度设计值：fy=300N/mm2；c)钢筋的抗压强度设计值：fy=300N/mm2；3.铝合金的型号不懂、二）配合比及材料用量通过查阅相关钢纤维混凝土配合比设计的论文，试验用钢纤维混凝土配合比设计如下所示：a)设计要求：i.混凝土强度为CF25；ii.维勃稠度为20s；b)材料选择：i.水泥强度，以大二建筑材料实验28d实测水泥强度42.5MPa计算；ii.水灰比为0.566；iii.砂率为53.0%，粗骨料为最大粒径为20mm的碎石，细骨料为细砂；iV.钢纤维体积率为1.8%；c)用量：i.试验梁尺寸为100mmx150mmx1000mm；ii.测试试块为100mm立方体试块，一共三个；iii.混凝土用量为0.0180m3；iV.考虑到搅拌混凝土过程及浇筑过程中混凝土的损失，取扩大系数为1.25；V.混凝土实际用量：0.0180x1.25=0.0225m3；Vi.混凝土配合材料用量表：项目水泥砂石水混凝土材料用量kg/m3321.56962.60853.63182.00实际浇筑混凝土的时候，由于为了方便搅拌，所以多加入了1.2kg的水，所以实 际的材料用量表应当作出调整，如下所示：项目水泥砂石水混凝土材料用量kg/m3321.56962.60 853.63235.29三）钢筋配置及用量试验梁钢筋配置设计如下：s 纵向受拉筋为3根直径6mm的HRB335钢筋s 上部架立筋为2根直径6mm的HPB235钢筋s 箍筋配置：因梁尺寸较小，不必做抗剪配筋计算，箍筋配置试配为6-100的HPB235级钢筋，经验算，满足规范要求。钢筋用量表构件名称构件数量钢筋型号钢筋直径有效长度单根构件长度总长受拉筋3HRB3356mm970mm1030mm3090mm架立筋2HPB2356mm970mm1030mm2060mm箍筋9HPB2356mm410mm470mm4230mm铝合金？、配筋示意图四、 实验设备及材料1. 材料：水泥、细石、砂子、钢筋、铁丝、铝合金2. 模具：s 实验室提供长9001500mm，高150mm，宽100mm的模具，用以制作试件。s 另外提供立方体留样模具3个，边长100mm。3. 加载设备：s 两端简支、跨中为集中荷载的加载台（含手动千斤顶），最大可加荷载为100kN4. 试验测量系统：s 百分表，用于量测钢筋混凝土梁的挠度。s 力传感器，用于量测手动千斤顶作用在梁上的力。s 钢尺及其他工具。5. 记录用具：s 相机，用于记录裂缝分布与发展。s 坐标纸及数据记录表。五、 试件制作1. 筋绑扎钢筋笼的制作。按照书上规定，一般梁箍筋直径不小于6mm，因此我们为自己的小型梁选用了6mm的箍筋。2. 混凝土配制3. 梁的浇筑六、 试验加载现场加载时，。一人负责记录挠度及荷载，一人负责观察裂缝，另外一人分别负责加载和照相。在同时监控和记录同时进行的情况下，逐渐加大混凝土梁的荷载，并记录梁的开裂情况。s 当荷载加至一定时梁跨中底部开始出现裂纹，而随着荷载的不断增大，裂纹渐渐发展。s 在荷载一定时梁由于挠度变形较大、顶部混凝土压酥而判定为失效。七、 理论荷载计算根据实验数据计算钢纤维混凝土的实际承载力：注：计算一下数据结果过程中变异系数、折减系数等均采用书中给出的值。实验测得抗压钢纤维混凝土试块破坏压力数据如下：试块123荷载（kN）破坏压力的平均值13（124+108+124）=118.67kN抗压强度fcu,m100转换为标准立方体试块抗压强度平均值：fcu,m150=fcu,m100换算为标准值：fcu,k150=(1-1.645)fcu,m150所以，fc,k150=最终换算出俩的抗拉强度标准值：ftk=0fftk=ftk（1+tlt）fftu=fttult=0.8481.396由于在计算实际承载力的时候，需要运用混凝土抗压强度的标准值，即在计算过程中认为ffc =fcu,k150=9.053N/mm2所以根据实验结果再次进行计算：a)开裂荷载Mcr：Mcr=fftkbh2(h3+h4)=724fftkbh2fftk=ftk（1+tlt）=1.44N/mm2；Mcr=fftkbh2(h3+h4)=724fftkbh2=0.946kN mb)极限弯矩Mu：x0=fyAsbffc=28.11mmxt=h-x01=114.86mm；bxffc=fyAs+fftubxt；ffc=9.053N/mm2；fftu=fttult=0.861N/mm2；xt=h-x01=1