氯氧鎂混凝土梁抗彎性能試驗

姜 勇

(黑龍江路捷交通設(shè)施有限公司)

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氯氧鎂混凝土梁抗彎性能試驗

姜 勇

(黑龍江路捷交通設(shè)施有限公司)

為研究氯氧鎂混凝土梁正截面受力變形性能和破壞特征與普通混凝土梁的差別，參照普通混凝土配合比設(shè)計方法配制氯氧鎂粗骨料混凝土，對4組截面尺寸及配筋率相同的FRP筋氯氧鎂混凝土梁進行抗彎試驗。結(jié)果顯示，氯氧鎂混凝土梁正截面受力過程中，也具有彈性、開裂、屈服和極限等4個階段，在相同條件下，氯氧鎂混凝土梁與普通混凝土梁有基本相同的受彎破壞機理。

土木工程；氯氧鎂混凝土梁；抗彎性能

1 試驗設(shè)計

氯氧鎂水泥由于含有極高的氯離子，易造成鋼筋銹蝕。為了充分利用氯氧鎂混凝土強度高，質(zhì)量輕的優(yōu)點，采用FRP樹脂筋代替鋼筋，作為氯氧鎂混凝土梁的受拉筋。

試驗共設(shè)計了三根試驗梁，其中一根為普通混凝土梁，兩根鋼筋氯氧鎂混凝土梁。設(shè)計梁體的配筋率不同，其它條件均相同。

通過對各個梁進行簡支加載試驗，分析氯氧鎂混凝土梁正截面承載力、剛度、和裂縫開展情況，驗證平截面假定在氯氧鎂混凝土受彎構(gòu)件上的適用性，通過試驗數(shù)據(jù)的對比分析，為建立該類構(gòu)件正截面承載力的設(shè)計理論提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

試驗設(shè)計對比梁的截面尺寸均為120 mm×200 mm，長度均為1 600 mm，凈跨徑為1 400 mm。考慮氯氧鎂混凝土梁配筋情況差異，試驗設(shè)計氯氧鎂混凝土梁五根，普通混凝土梁兩根，梁體截面尺寸及內(nèi)部配筋情況如表1所示。

目前，保證鋼筋不發(fā)生銹蝕可以采用環(huán)氧涂層的辦法保護鋼筋不銹蝕，有關(guān)實驗仍需進一步深入研究。為克服氯氧鎂混凝土對鋼筋的銹蝕，采用FRP樹脂筋作為混凝土梁的受力筋。氯氧鎂水泥漿體中的大量氯離子不會腐蝕FRP樹脂筋，其次氯氧鎂水泥體系內(nèi)部的堿性較弱對FRP樹脂筋基本沒有腐蝕作用，因此以FRP樹脂筋作為氯氧鎂混凝土梁的受力筋是可行的。試驗共設(shè)計了六根FRP筋氯氧鎂混凝土梁，兩根鋼筋氯氧鎂混凝土梁。FRP筋氯氧鎂混凝土梁的配筋率不同，其它條件相同。

樹脂筋的力學性能指如表2、表3所示。

表1 梁的配筋率

表2 RP筋力學性能

表3 RP梁配筋率

試驗的加載方案為四點加載，并進行分級施加集中荷載。在混凝土梁純彎區(qū)段粘貼應(yīng)變片，也就是跨中100標距內(nèi)梁的側(cè)表面按照6個不同高度粘貼應(yīng)變片，測量此區(qū)段混凝土變形隨荷載變化的情況。在梁兩端支座中心垂直對應(yīng)到梁的上表面處布置百分表，在梁跨中處下表面布置量程為30 mm的千分表，共同量測在加載過程中試驗梁的各點撓度。

2 試驗過程

試驗過程中進行試件裂縫和變形情況的觀察，氯氧鎂混凝土試驗梁的破壞類型均為純彎區(qū)段的正截面彎曲破壞。與普通混凝土梁類似，自加載至破壞的過程中，氯氧鎂混凝土適筋梁，隨著荷載的增加及混凝土塑性變形的發(fā)展，其正截面上的應(yīng)力及應(yīng)變的分布和發(fā)展過程可分為三個受力階段，普通混凝土梁荷載-撓度曲線(PG梁)如圖1，各發(fā)展階段的性能特征如下。

圖1 普通混凝土梁荷載-撓度曲線(PG梁)

第一階段，開裂之前階段(M≤Mcr，其中Mcr為構(gòu)件的開裂彎矩)，也就是構(gòu)件未開裂，處于彈性工作階段。

第二階段，帶裂縫工作階段(Mcr

第三階段，鋼筋屈服之后(M≥My，My為屈服彎矩)隨著荷載的不斷增加，受拉鋼筋達到屈服強度fy之后，應(yīng)力值保持不變，但應(yīng)變增大很快，裂縫擴展和向上延伸，中和軸持續(xù)上移，受壓區(qū)高度不斷減小，裂縫截面壓區(qū)混凝土受力仍小于其抗壓強度fc，中和軸以下的大部分混凝土已經(jīng)開裂。梁頂部中間位置混凝土破碎剝落，梁的承載力急劇下降而退出工作。

3 結(jié) 論

(1)FRP筋與氯氧鎂混凝土間有良好的粘接性能，二者能共同受力，F(xiàn)RP樹脂筋混凝土梁裂縫分布比較均勻，在梁界面應(yīng)變基本符合平界面變化，在計算公式推導時可以認為梁截面應(yīng)變符合平截面假定。

(2)FRP筋氯氧鎂混凝土梁與鋼筋混凝土梁相比裂紋開展較快，撓度變化較大，破壞為脆性破壞。在FRP筋氯氧鎂混凝土梁破壞之前，已經(jīng)出現(xiàn)了明顯的彎曲變形，設(shè)計可以利用FRP筋的變形，使梁的破壞具有一定的延性。

氯氧鎂混凝土梁和普通混凝土梁進行結(jié)構(gòu)試驗對比，結(jié)果表明氯氧鎂混凝土具有與普通混凝土同樣的結(jié)構(gòu)力學性能，可以將氯氧鎂混凝土應(yīng)用于結(jié)構(gòu)工程中。

[1] 趙方冉, 陳德鵬.氯氧鎂水泥復合混凝土性能試驗研究[J].房材與應(yīng)用，2006，(1)：3-4.

[2] 關(guān)輝，呂建福，巴恒靜.氯氧鎂水泥耐水性的研究[J]. 哈爾濱工程大學學報, 2009,(9).

2015-05-22

U416.217

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1008-3383(2015)09-0042-01