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超高韌性水泥基復(fù)合材料增強(qiáng)普通混凝土復(fù)合梁彎曲性能試驗(yàn)研究

單向玻璃纖維增強(qiáng)塑料高溫層間剪切_彎曲性能試驗(yàn)方法的研究

18 土 木 工 程 學(xué) 報(bào)2010年

[5]

UHTCC,作為混凝土結(jié)構(gòu)的保護(hù)層、替換局部破壞的混凝土或者加強(qiáng)結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)等等,將會(huì)有效提高結(jié)構(gòu)的安全強(qiáng)度和使用壽命。

在本文中,用UHTCC替換混凝土梁底部同體積的混凝土,組成復(fù)合梁,利用UHTCC來承擔(dān)梁的底部彎矩,彌補(bǔ)混凝土抗拉強(qiáng)度低的缺點(diǎn),提高整體的抗彎強(qiáng)度和韌性。文中對(duì)UHTCC與普通混凝土組成的復(fù)合梁彎曲性能進(jìn)行研究,詳細(xì)闡述和分析了不同厚度的UHTCC層對(duì)復(fù)合梁整體工作性能的影響。

按照?qǐng)D1所示布置。荷載由5噸荷載傳感器測定,

跨中撓度由LVDT對(duì)稱測定,在復(fù)合梁受彎部位的底部以及交界面上下粘貼應(yīng)變片,其中荷載傳感器、LVDT和應(yīng)變片均通過imc與電腦連接,直接輸出采集數(shù)據(jù)。加載速度由位移控制,速率為0.2mm/min

。

1 試驗(yàn)研究

1.1 試件制備

本試驗(yàn)采用二次冷澆筑的方法,先制作了底部尺寸為400mm 100mm的不同深度的模具,然后將混凝土拌和物裝入試模,放在振動(dòng)臺(tái)振搗后,送入室內(nèi)養(yǎng)護(hù);24小時(shí)以后,給試件拆模,送入養(yǎng)護(hù)室養(yǎng)護(hù)28天。養(yǎng)護(hù)室為標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室,可自動(dòng)調(diào)整室內(nèi)溫度維持在20!,相對(duì)濕度維持在95%�；炷僚浔葹樗� 砂子 石子 水=290 707 1161 200(kg/m),實(shí)測抗壓強(qiáng)度為18MPa。

對(duì)表面進(jìn)行處理:先將普通混凝土試件表面進(jìn)行人工鑿毛,鑿去表面浮漿,露出堅(jiān)實(shí)的石子和水泥石,粗糙度在0.9~1.2mm,然后用清水沖洗干凈,除去表面污物后用保鮮膜覆蓋,以防粘到油污及雜質(zhì)。在澆筑UHTCC之前,保持混凝土界面的潤濕,使水自然浸透,結(jié)合面不留水跡。將鑿毛的普通混凝土試件放入400mm 100mm 100mm的鋼模內(nèi),然后澆筑UHTCC,澆入厚度分別為5、10、20、30、40、50、60mm。振搗后將多余的拌和物刮去,用抹刀抹平后,在表面鋪蓋塑料布,48小時(shí)以后,給試件編號(hào),拆模送入養(yǎng)護(hù)室養(yǎng)護(hù)28天。1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)采用100噸液壓伺服萬能試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行加載,

[4]

3

圖1 試件加載示意圖(mm)Fig.1 Schematictestsetup(mm)

2 試驗(yàn)現(xiàn)象及分析

2.1 試驗(yàn)過程現(xiàn)象

加載到破壞期間,普通混凝土梁的中點(diǎn)撓度幾乎

沒有變化,裂縫出現(xiàn)在試件底部,并迅速向上擴(kuò)展直至貫通,短時(shí)間內(nèi)破壞,并伴有較響的破壞聲;由于UHTCC的抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)大于混凝土,其初始裂縫寬度肉眼難以觀測,所以不同UHTCC層厚度的復(fù)合梁中,觀察到的裂縫出現(xiàn)的位置也有所不同,當(dāng)厚度較小時(shí),混凝土區(qū)內(nèi)先出現(xiàn)裂縫(圖2(a)),受到下層UHTCC的約束,混凝土開裂寬度較小,隨著荷載增加,混凝土中的裂縫不斷擴(kuò)展(圖2(b)),下層裂縫擴(kuò)展的范圍也在不斷增加,直至裂縫貫通導(dǎo)致破壞;而厚度較大時(shí),前期上層混凝土不會(huì)受拉,底面的UHTCC先出現(xiàn)裂縫,當(dāng)交界面處的抗拉強(qiáng)度超過混凝土?xí)r,上層混凝土才出現(xiàn)裂縫。在這兩種情況下,復(fù)合梁都沒有發(fā)生脆性破壞。復(fù)合梁在加載的過程中,撓度逐漸變得肉眼可見,靠近試件,還可以聽見細(xì)微的從零星到密集的PVA

纖維斷裂聲。

圖2 復(fù)合梁中普通混凝土裂縫的擴(kuò)展過程

Fig.2 Developmentofplainconcretecracksofcompositebeams

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