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聚​丙​烯​纤​维​对​钢​筋​混​凝​土​梁​抗​裂​及​承​载

放大字体  缩小字体 发布日期:2014-08-05  浏览次数:110
核心提示:摘 要 : 对 普 通钢 筋 混凝 土 梁 和掺 加 了改性 聚 丙烯 纤 维后 的钢 筋 混凝 土 梁进 行 了弯 曲试 验 研究 . 试 验研 究

摘 要 : 对 普 通钢 筋 混凝 土 梁 和掺 加 了改性 聚 丙烯 纤 维后 的钢 筋 混凝 土 梁进 行 了弯 曲试 验 研
究 . 试 验研 究表 明 , 改性 聚 丙烯 纤 维 可 以在 一 定 程 度 上提 高 梁 的抗 裂性 能 和 正截 面承 栽 力.
分 析 了纤 维 的掺 入 对钢 筋混凝 土 粱的抗 裂 性 能及 正截 面 承栽 力 的影 响机 理 .
关 键 词 : 聚丙 烯纤 维 ; 钢筋 混凝 土 梁 ; 抗 裂性 能 ; 正截 面承 载力 ; 影 响机 理
中图 分类 号 : T U 3 7 5 . 1 ; T U 5 2 8 . 5 7 2 文 献 标识 码 : A 文 章编 号 : 1 0 0 6 - 6 8 5 3 ( 2 0 0 3 ) 0 4 - 0 2 3 1 - 0 4
近 年 来 , 聚丙 烯 纤 维 在 混 凝 土 工 程 中 的 应 用 日益
受 到 工 程 界 的重 视 . 天 津 欣 晟 建 筑 纤 维 有 限 公 司 和 天
津 城 市 建 设 学 院土 木 工 程 系合 作 进 行 了改 性 聚丙 烯 纤
维在 混 凝 土 工 程 中 的 应 用 研 究 . 用 3根 普 通 钢 筋 混 凝
土 梁 和 6根 掺 入 纤 维 后 的钢 筋 混 凝 土 梁 进 行 弯 曲 试 验
( 其 中 3根 为 一 组 , 分 别 掺 人 体 积 质 量 为 0 . 9   k s / m   和
1 . 2   k s / m   , 纤 维 长 度 为 1 9   m m 和 3 0   m m 的 改 性 聚 丙
烯 纤 维 ) . 通 过 试 验 研 究 , 分 析 了 聚 丙 烯 纤 维 对 钢 筋 混
凝 土 受 弯 构 件 的 抗 裂 性 能 及 正 截 面 承 载 力 的 影 响 机
理 .
1   试 验 概 况
1 . 1   试 件 设 计
试 验 梁 为 矩 形 截 面 简 支 梁 , 分 为 三 组 , 截 面 尺 寸 均
为 b× h= 1 0 0   m m × 2 0 0   m m , 梁 长 度 L=1   8 0 0   m m, 净
跨 L n= 1   6 0 0   m m. 截 面 内 配 筋 三 组 均 相 同 , 纵 向 受 力
主筋为 2 6 1 0 , 设计 配筋率 为 0 . 8 9 % , 箍 筋 为 6 6 6 @ 1 0 0
( 仅 在 剪 跨 区 内 配 置 ) , 架 立 筋 为 2 , 1 , 6 . 试 件 配 筋 图 见
图 1 .
制 作 试 件 前 在 试 验 梁 的纵 向 主筋 上 粘 贴 钢 筋 应 变
片. 应变 片型号 为 3   m m × 5   m m, 电阻值为 ( 1 1 8 ± 0 . 2 )
Q, 灵 敏 度 系 数 为 ( 2 . 2 1 2 ± 0 . 2 3 ) % , 粘 结 剂 为 乙 基 纤 维
素胶 . 在 试 验 梁 的 跨 中 ( 顶 面 ) 及 纯 弯 段 一 侧 的 混 凝 土
表 面 ( 位 于 梁 受 拉 区下 边 缘 ) 都 贴 有 混 凝 土应 变 片 . 应
变片型号 为 5   m m×1 0 0   m m, 电阻值为 ( 1 1 8± O . 2 )Q,
灵 敏 度 系数 为 ( 2 . 1 2 9+ 0 . 1 4 ) % , 粘 结 剂 为 乙 基 纤 维 素
胶 . 沿 梁 高 粘 有 手 持 应 变 仪 测 点 . 应 变 片 的具 体 布 置 示
意 图 见 图 2 . 试 验 梁 的 编 号 及 纤 维 掺 人 情 况 见 表 1 . 混
凝 土 设 计 强 度 等 级 为 C 2 0 , 钢 筋 为 H P B 2 3 5级 . 试 验 梁
的 材 料 力 学 指 标 见 表 2 . 改 性 聚 丙 烯 纤 维 由 天 津 欣 晟
建 筑 纤 维 有 限 公 司 提 供 .
收 藕 日期 : 2 0 0 2 - 0 9 - 0 2 ; 修 订 日期 : 2 0 0 3 - 0 9 - 3 0
作者 筒介 : 刘玉 桥 ( 1 9 6 3一) , 男 , 天津人 , 天津 城市 建设学 院讲 师 , 硕 士
梁侧
I I — I I 剖 面图
图 1 钢 筋 混凝 土梁 及钢 筋 应变 片 位 置图
图 2 普 通及 掺 纤维 梁 应变 布 置示 意 图
i   I
8 】
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表 1 试 验 梁 的编 号及 纤维 掺入 情 况
组 别  试验 梁编 号  纤维 掺人情 况
Al
I   A 2   未掺纤维
'
A3
Bl
纤 维长 度 1 9   m m, 体积
Ⅱ  R 2
B3
质 量为 0 . 9   k g / m
Cl
纤维 长度 3 0   r a m, 体积
Ⅲ  C 2
C3
质 量 为 1 . 2   k g / m
表 2 材 料 力学指 标
强度  组别  轴 心抗 压  立方 体抗 压  劈裂 抗拉  弹性模 量
混 等级  强度/ MP a   强 度/ MP a   强度/ MP a   / MP a
凝   I   2 2 . 8   2 8 . 9   2 . 2 4   3 . 2 6×1 0
土   C 2 0   Ⅱ   2 9 . 8   3 5 . 6   2 . 7 0   3 . 3 9×l 0
Ⅲ  2 3 . 9   3 O . 6   2 . 2 6   3 . 2 8×1 0
钢  种类  屈服 强度  极 限强 度  延 伸率  弹性模 量
筋  / MP a   / M P a   / %   / MP a
4 , 1 o   3 0 2 . 8   4 4 5 . 4   2 7 . O 3   2 . 2 2×1 0
密度  抗拉 强度  延 伸率  弹性 模量  丙
规格/ m m
烯  / ( g· c m   )   / M P a   / %   / MP a
纤  l 9
O. 9l   6 4 8   l 8 ~2 5   5. 6 × 1 0
维  3 0
1 . 2 加 载 方 案 及 数 据 量 测
图 3为 加 载 装 置 示 意 图 .加 载 方 式 为 两 点 加 载 进
行 构 件 受 弯 承 载 力 破 坏 试 验 , 加 载 点 为 试 验 梁 的 四 分
点 ,由分 配 梁 来 实 现 两 点 加 载 . 加 载 方 案 采 用 分 级 加
载 方 式 , 试 件 每 级 加 载 4   k N,在 接 近 开 裂 时 改 为 2
k N, 开 裂后 每 级 加 载仍 为 4   k N . 根 据 试 验 的 目的 , 在 试
验 过 程 中 重 点 量 测 包 括 梁 跨 中 截 面 的 平 均 应 变 、 弯 曲
裂 缝 出 现 的 荷 载 、 裂 缝 的 形 态 及 发 展 、 受 拉 钢 筋 应 变 、
荷 载 - 变 形 关 系 曲线 、 跨 中挠 度 随 荷 载 变 化 及 正 截 面 抗
弯 承 载 力 . 数 据 由静 态 应 变 仪 采 集 .
表 1   分  隘 器   表 3
手持 式应
变 仪测 点
图 3 试 件加 载 装置 示意 图
片3
I —I 剖  图
托 ;
天 津 城 市 建 设 学 院 学 报   2 0 0 3 年 第 9 卷 第 4 期
1 . 3 试 验 结 果 及 分 析
1 . 3 . 1   试 验 结 果
为 了 了解 掺 人 改性 聚 丙 烯 纤 维 后 梁 的开 裂性 能 及
正 截 面 抗 弯 承 载 力 , 进 行 了每 根 梁 的 正 截 面 弯 曲破 坏
试 验 . 普 通 钢 筋 混 凝 土 梁 和 掺 入 纤 维 钢 筋 混 凝 土 梁 的
荷 载 . 变 形 对 比 图 见 图 4 . 试 验 梁 的 开 裂 荷 载 、 屈 服 荷
载 及 极 限荷 载 实 测 结 果 见 表 3 .
图 4 荷 载- 跨 中挠 度对 比 图
表 3 试验 梁 开裂 、 屈服 及 极 限荷 载实 测 结果
组  开裂 荷载  屈 服荷 载  极 限荷载
试验 值  对 比增长  试 验值  对 比增 长  试验 值  对 比增 长  别
/ k N   / %   / k N   / %   / k N   / %
I   l 2 . O   3 2 . O   4 0 . 0
Ⅱ  1 6. 0   3 3. 3   4 0. 0   2 5   4 5. 5   1 3. 8
Ⅲ  1 6 . O   3 3 . 3   3 8 . O   l 8 . 7   4 5 . 3   l 3 . 2
1 . 3 . 2 结 果 分 析
由图 4及 表 3可见 , 掺人 改 性 聚 丙烯 纤 维 后 , 梁 的
开 裂 荷 载 、 屈 服 荷 载 、 极 限 荷 载 都 获 得 了提 高 . 说 明 纤
维 的 掺 入 明显 提 高 了 梁 的抗 裂 性 能 , 并 在 一 定 程 度 上
提 高 了梁 的 正 截 面 抗 弯 承 载 力 ,
1 . 3 . 3 试 件 挠 度
实 测 结 果 表 明 , 从 钢 筋 屈 服 到 梁 破 坏 , 跨 中挠 度 平
均 值 : I 组 , 2 2   m m; Ⅱ组 , 2 3 . 5   m m; 1 1 1 组 , 2 3   m m. 说 明
构 件 掺 人 纤 维 后 对 后 期 挠 度 有 一 定 影 响 , 梁 的 挠 度 分
别 提 高 了 6 . 3 8 % 和 4 . 3 5 % . 梁 的 延 性 得 到 了 一 定 的 改
善 . 钢 筋 屈 服前 ( 荷 载 为 3 0   k N ) , 掺 纤 维 试 件 的挠 度 明
显 低 于 未 掺 纤 维 试 件 的 挠 度 ( 分 别 为 3   m m 和 4 . 7
m m) ,
 
 
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