钢筋高延性混凝土梁裂缝试验研究

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普通钢筋混凝土梁易开裂,且开裂后裂缝难以控制,严重影响结构的耐久性及使用性。高延性混凝土(High Ductile Concrete,简称HDC)是一种具有高韧性、高抗裂性以及高耐损伤能力的新型结构材料,它改变了传统水泥基材料的单一开裂模式,将宏观有害裂缝转化为多重细微无害裂缝,从而提高了混凝土构件的抗裂性能及耐久性。本文对HDC单轴拉伸性能及钢筋HDC梁裂缝开展过程进行试验研究,主要内容如下:(1)进行HDC单轴拉伸试验,分析了水胶比、纤维掺量、矿物掺合料掺量(主要为矿粉、石灰石粉)以及龄期对HDC拉伸性能的影响,配制出了具有相同抗压强度等级、不同极限拉应变的HDC材料。结果表明:在合理水胶比、纤维掺量范围内,增大水胶比和纤维掺量都有利于增强HDC应变硬化性能,提高HDC极限拉应变。但两个因素对抗拉强度的影响不同,随着水胶比的增大,抗拉强度降低,而增加纤维掺量,抗拉强度有所提高;采用矿粉替代部分水泥,HDC早期抗拉强度降低,极限拉应变增大;增加石灰石粉掺量,HDC极限抗拉强度和极限拉应变均有所提高。(2)进行钢筋HDC梁受弯试验,研究钢筋HDC梁裂缝开展机理,以及HDC极限拉应变和配筋率对裂缝宽度、裂缝间距、裂缝高度的影响。试验结果表明:采用HDC替代普通混凝土,能有效减小裂缝宽度,减缓裂缝开展,同时提高构件的变形能力。(3)在普通钢筋混凝土梁裂缝宽度计算公式的基础上,通过引入等效应力系数?来考虑裂缝处HDC的受拉作用,建立钢筋HDC梁平均裂缝间距和最大裂缝宽度的计算公式,经验证公式较为准确。同时,根据试验数据计算出裂缝处HDC的贡献作用,分析其对裂缝处钢筋应力、钢筋应变不均匀系数及受拉刚化效应的影响。
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