玄武岩纤维布约束混凝土柱体的轴压性能试验研究.pdf
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1、2 0 1 3 年 第 7 期 (总 第 2 8 5 期 ) Nu mb e r 7 i n 2 0 1 3 ( T o t a l No 2 8 5 ) 混 凝 土 Co n c r e t e 理论研究 THE 0RETI CAL RES EARCH d o i : 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 3 0 7 0 1 1 玄武岩纤维布约束混凝土柱体的轴压性能试验研究 邓宗才 ,付建斐 ( 北京工业大学 建筑工程学院,北京 1 0 0 1 2 4 ) 摘要 : 为了掌握玄武岩纤维( B F R P ) 布对混凝土柱体的约束效果 , 通过
2、玄武岩纤维布约束混凝土 圆柱体 、 棱柱体的轴压试验 , 研究 了其破坏形态、 应力一 应变曲线 、 峰值应力及峰值应变。 试验结果表明: 相 比未约束混凝土试件, 玄武岩纤维布粘贴 2 7 层 时 , 约束 圆柱体和棱柱体试件的抗压强度分别提高了 7 8 8 2 5 5 1 和 1 2 5 1 3 6 5 2 , 峰值应变分别提高了 3 3 5 2 8 3 9 4 和 4 1 8 9 - 9 5 8 5 ; 混凝土试件的抗压强度与约束层数之间近似线性关系; 纤维布约束层数相同时, 圆柱体试件 的抗压强度高于 棱柱体; 基于试验数据拟合了玄武岩纤维约束混凝土圆柱体和棱柱体 的强度模型 , 模型
3、与试验数据吻合良好。 关键词: 玄武岩纤维布;混凝土 ;力学性能 ;强度 中图分类号 : T U 5 2 8 0 l 文献标志码 : A 文章编号: 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 3 ) 0 7 0 0 3 7 0 4 E x p e r i me n t a l s t u dy o n me c h a n i c a l p r op e r t y o f c on c r e t e c o l u m n s c on f i n e d b y b a s a lt f i b e r r e i n f o r c e d p o l y m e r un d
4、e r a x i a l c omp r e s s i o n DENG Zo n g c a i , FU J i a n f e i ( T h e C o l l e g e o f A r c h i t e c t u r e a n d C i v i l E n g i n e e r i n g , B e ij i n g U n i v e r s i t y o f T ech n o l o g y , B e i j i n g 1 0 0 1 2 4 , C h i n a ) Ab s t r a c t : Ba s e d o n t h e e x p
5、e r i me n t o f c o n c r e t e c i r c u l a r a n d q u a d r a t e c o l u mn s c o n fi n e d b y b a s a l t fi b e r r e i n f o r c e d p o l y me r u n d e r a x i a l c o m p r e s s i o n , i t a n a l y z e df a i l u r e c o n fi g u r a t i o n , s t r e s s s t r a i nc u r v e , b e
6、a r i n gc a p a c i tya n dp e a k s t r a i ni no r d e r t oi n v e s t i g a t e c o n s tr a i n t e ff e c t o f b a s a l t F R P ( B F R P ) f o r c o n c r e t e c o l u mn s E x p e ri me nt a l r e s u l t s s h o wt h a t : C o m p a r e d w i t h the s p e c i me n s w i t h o u t c o n
7、 fi n e m e n t , t h e b e a r i n g c a p a c i ty o f c i r c u l a r a n d q ua d r a t e s p e c i me n s c o n fin e d b y ba s a l t fib e r r e i n f o r c e d p o l ym e r f r o m t wo t o s e v e n l a y e r s i mp r o ve d b y 7 8 8 - 25 5 1 a n d 1 2 5 1 - 3 6 5 2 r e s p e c t i v e l y
8、, p e ak s t r a i n i mp r o v e s b y 3 3 5 2 8 3 9 4 a n d 4 1 8 9 9 5 8 5 r e s p e c t i v e l y ; ( T h e r e l a t i o n s h i p b e twe e n b e ar- i n g c a p a c i ty o f c o n c r e t e s p e c i me n s a n d t h e l a y e r o f b a s a l t fi b e r r e i n f o r c e d p o l ym e r wa s a
9、 l mo s t l i n e a r Wh e n t h e n u mb e r o f l a y e r s o f b a s a l t fib er r e i n f o r c e dp o l ym e r we r e s a me , t h eb e ari n g c a p a c i t yo f c o n c r e t e c i r c u l ar s p e c i me n s wa sh i g h e r than q u a dra t e s p e c i me n s ; ( 墨 ) Ba s e do n e x p e r i
10、 me nt a l d a t a s tre ng t hmo de l s o f c o n c r e t ec i r c ul ar a ndq ua dra t ec o l umn s we r ebu i l t wh i c hc or r e s p o ndwi th t hee x pe r i me nta l da t L Ke y wo r d s : b a s a l t fi b e r r e i n f o r c e d p o l ym e r ; c o n c r e t e ; me c h a n i c a l p r o p e r
11、t y ; s tr e n gth 0 引 言 5 1 2 汶川特大地震后 , 研究抗震加固技术具有重要的现 实意义 , 全国众多抗震等级较低的建筑物需要抗震加固, 对抗 震加固技术的需求非常迫切。 纤维增强复合材料( F R P ) 具有轻 质、 高强、 耐腐蚀 、 施工方便等优点哪 , 已广泛应用于加固领域。 目前加 固工程 中常用 的纤维片材有碳纤维( C F R P ) 、 玻 璃纤维、 芳纶纤维和聚乙烯纤维( P E F I ) 布等。 其中C F R P 的力学和物理性 能最为理想圆 , 但碳纤 维原丝基本依赖进 口, 价格 较高 ; 玻 璃纤维价格较便宜 , 但 耐腐蚀性较差
12、, 且 弹性模量 较低 , 使用受到一定 的限制 。 作者 曾研究 了聚乙 烯纤 维布约束混凝土柱 的轴压性能 3 , P E F R P布约束柱可 以提高其强度和 变形能力 。 玄武 岩纤维( B F R P ) 是一 种新 型纤维, 它具有良好的耐火性、 较高的抗拉强度和弹性模 量 , 且价格便宜 , 在加 固领域具有广 阔的发展 前景 4 。 本文 对 B F R P布约束混凝土圆柱体 、 棱柱体试件的轴压性 能进 收稿 日期 :2 0 1 3 - 0 1 1 1 行了试验研究和理论分析, 探讨 了加固层数 、 试件形状等对 约束效果的影响规律, 试验结果为工程加固提供参考数据。 1 试
13、验方案 1 1 试验设计 共有 2 1 个 1 0 0 m mx l 0 0 minx 3 0 0 n u n的棱柱体 , 2 1 个 直径 1 5 0 m m、 高 3 0 0 m i l l 的圆柱体。 混凝土配合 比为 : 水泥 4 3 3 k g m3 , 粗骨料 1 2 6 0 k g m 3 , 细骨料 5 9 1 k g m 3 , 水 1 6 5 k g m , 采用 P 0 3 2 5 级水泥, 碎石最大粒径 2 0 m m。 试件浇筑完 2 4 h 后脱模, 在标准养护室养护 2 8 d , 取出晾干后粘贴纤维布, 纤 维布粘贴完毕 7 d 后进行轴压试验。 纤维布采用江苏
14、天龙玄武 岩连续纤维高科技有限公司生产的B F R P 布, 其材I生 歹 U 于表 1 。 表 1 玄武岩纤维布材性 37 8 0 7 O 6 0 董5 0 菩 4 o 星 o 暴 2 O l 0 0 1 2 O 1 0 0 8 0 菩6 0 娄 o 2 0 0 轴 向压 应变 , e ( a ) 2 层B F R P 约束 混 凝 土 圆柱 体 、 棱 柱 体 00 0 5 001 0 0 0 1 5 0 0 2 0 0 02 5 0 0 3 0 0 0 3 5 轴 向压应 变 , s ( c ) 4 层B F R P 约束混凝土圆柱体、 棱柱体 7 0 60 50 4 O l 30 旧
15、暴 2 O 1 O 0 0 01 0 0 2 0 0 3 0 0 4 轴 向压应 变 8 ( b ) 3 层B F R P 约 束 混凝 土 圆柱 体 、 棱 柱 体 l 9 O 。 0 重 8 。0 驺 O 0 01 0 0 2 00 3 0 0 4 0 0 5 轴 向压应 变 , 8 ( d ) 5 层B F R P 约束 混 凝土 圆 柱体 、 棱 柱体 轴 向压 应 l,殳 e 轴 向 压 应 变 e ( e ) 6 层B F RP 约 束混 凝 土 圆柱 体 、 棱 柱 体 ( f ) 7 层B F R P 约束 混 凝 土 圆柱 体 、 棱 柱 体 图 3 B F R P约束混凝土
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