乌鲁木齐地区C30白密实混凝土简支梁受弯性能试验研究.pdf
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1、2 0 1 4 年 第 1 1期 (总 第 3 0 1期 ) N u mb e r l 1 i n 2 0 1 4 ( To t a l No 3 0 1 ) 混 凝 土 Co nc r e t e 实用技术 P RACTI CAL TECHNOLOGY 乌鲁木齐地区 C 3 0白密实混凝土 简支梁受弯性能试验研究 陈波 ,刘清 ,何原野 ( 新疆大学 建筑工程学院,新疆 乌鲁木齐 8 3 0 0 4 7 ) 摘要 : 为研究乌鲁木齐地区 C 3 0自密实混凝土简支梁受弯性能, 以配筋率为变量 , 采用乌鲁木齐地区常用原材料分别制作 5根 C 3 0自密实混凝土简支梁和 3 根 C 3 0 普
2、通混凝土简支梁, 对其进行受弯性能测试 。 验证构件的平截面假定, 对其荷载一挠度曲线 、 开 裂弯矩 、 极限压应变、 刚度和正截面承载力进行了对比分析。 试验结果表 明: 自密实混凝土梁和普通混凝土梁均满足平截面假定 ; 自 密实混凝土和普通混凝土的计算开裂荷载均大于试验开裂荷载 ; 随着荷载的增大 , 受弯混凝土构件抗弯刚度逐渐减小, 其刚度前期 衰减较快 , 后期衰减较慢 ; 自密实混凝土和普通混凝土的极限荷载计算值低于极限荷载试验值 。 关键词: 自密实混凝土 ;简支梁 ;受弯性能 中图分类号: T U 5 2 8 5 3 文献标志码 : A 文章编号 : 1 0 0 2 3 5 5
3、 0 ( 2 0 1 4 ) 1 1 0 1 4 8 0 5 E x p e r i m e n t a l r e s e a r c h o n f l e x u r a l pe r f or m a n c e o f C3 0 s e l f - c o mpa c t i n g c o n c r e t e s i m p l y s u p p o r t e d b e a m i n Ur umq i C HE N Bo , L 1 U Qi n g , HE Yu a n y e ( C o l l e g e o f A r c h i t e c t u r a
4、l a n d C i v i l E n g i n e e r i n g , X i n j i a n g U n i v e r s i t y , U r u mq i 8 3 0 0 4 7 , C h i n a ) Ab s t r a ct: T o s tud y t h e fl e x u r a l p e r f o r ma n c e o f C 3 0 s e l f - c o mp a c t i n g c o n c r e t e s i mp l y s u p p o s e d b e a m i n Ur u mq i a r e a ,
5、t h e r a t i o o f r e i n f o r c e me n t a s v a r i a b l e s , r e s pe c t i v e l y, ma ki n g 5 C3 0 s e l f c o mp a c t i n g c o n c r e t e be a ms a n d 3 C3 0 o r d i n a r y c o nc r e t e b e a ms i n Ur u mqi a r e a we r e us e d r a w ma t e r i a l s , t e s t i n g t h e fle x
6、ur a l pe r f o rm a n c e Ve r i f y t he fla t s e c t i o n a s s u mp t i on, t he l o a d d e fle c t i o n c ur v e, c r a c ki n g mo me n t , u l t i ma t e c o mp r e s s i v e s t r a i n, s t i f f ne s s an d n o r ma l s e c t i o n be a r i n g c a p a c i t y we r e a na l y z e dThe
7、t e s t r e s u l t s s ho we d t h a t s e l f - c o mpa c t i n g c o n c r e t e a n d o r d i n a r y c on c r e t e b e a ms we r e a l l me e t t h e p l a n e s e c t i on a s s u mpt i o n; c a l c ul a t i o n c r a c k i n g l o a d o fs e l fc o mpa c t i ng c on c r e t e a n d or di n a
8、 r y c o nc r e t e we r e g r e a t e r t h a n t h a t o ft e s t c r a c k i ng l o a d; a s t h e l oa d i n c r e a s e s , t h e fle x u r a l s t i f f n e s s o f t h e c o nc r e t e me mbe r s de c r e a s e d, t he e a r l y s t a g eo f the s t i f f ne s s a t t e n ua t ef a s t , t he
9、l a t e r s t a g eo f t he s t i f f n e s sa t t e n u a t e s l o wl y; c a l c u l a t e dva l ueo f t h eu l t i ma t el o a dwa s l e s s t ha nt e s t v a l ue K e y w o r d s : s e l f - c o mp a c t i n g c o n c r e t e ; s i mp l y s u p p o r t e d b e a m ; fl e x u r a l p r o p e r t
10、y 0 引 言 界面过渡区处于粗骨料与水化水泥浆体之间 , 对于普 通混凝 土 , 由于新拌 混凝 土粗 骨料表面形成水 膜 , 使得界 面过渡区的水灰 比明显高于水泥砂浆基体的水灰 比, 以至 于在此处形成 晶体较大的结 晶产物 , 从而造成界 面过渡 区 孔 隙较大 、 强度较低I 。 对于 自密实混凝土 , 由于掺人 了大 量矿物掺合料 , 使得矿物掺合料能够较好 的填充界面过渡 区孔隙 , 使得 自密实混凝土 的界面过渡 区孔隙降低 , 强度 相对 提高 。 所以 , 自密实混凝土力学性能与普通混凝土 力学性能存在着一定的差异。 目前 , 国内对 自密实混凝土的研究主要集 中于配合 比
11、 设计 、 原材料对 自密实混凝土性能影响 、 硬化后 的基本 力 学性能。 对于 自密实混凝土构件的性能研究较少 。 本试验选用乌鲁木齐地区常用建筑原材料 , 以配筋率 为变量 , 制作 C 3 0自密实混 凝土梁和普通混凝土梁 , 进行 受弯性能测试 。 对其 试验结 果进行 分析 , 验证 了构件 的平 截 面假定 , 得 出荷 载一挠度 曲线 、 开裂弯矩 、 极限压应变 、 弯 曲刚度和正截面承载力等受弯性能指标。 1 试验原材料及配合比 1 1 试验 原材料 水选用乌鲁木齐地区 自来水 ; 水泥选取天山水泥厂生 产的 P O 4 2 5 级水泥 ; 粉煤灰采用新疆苇湖梁 电厂生产的
12、 I I 级粉煤灰 ; 矿粉选用新疆红雁池 电厂生产 的 $ 7 5 级矿粉 ; 砂采用乌鲁木齐地区附近砂场生产 的砂 , 由于含泥量较高 , 对砂进行了初步筛洗 ; 石子采用乌鲁木齐地 区 4 7 5 1 6 m m 连续级配 的卵石 ; # b J m N选用聚羧酸系高效减水剂。 收稿日期:2 0 1 4 ? 5 - 2 0 基 金项 目:新疆研究 生科研创新项 目( XJ GR I 2 0 1 3 0 4 5 ) ; 国家 自然科学基金项 目( 5 1 3 6 8 0 5 7 ) 1 48 1 2试 验 配 合 比 试验配 合 比如表 1 , 表 中“ S C C L ” 表示 自密实混
13、凝 土 梁 , “ N C L ” 表示普通混凝土梁 。 表 1 试验梁混凝土配合 比 k g m 3 1 3 混凝土和钢筋基本性 能 为 测定 所 浇筑 混凝 土 2 8 d立 方体 抗 压强 度 , 在 浇 筑试验梁时 , 每根试 验梁 预留 3 块边长为 1 5 0 mm 的立方 体试 块 , 试块 与试 验梁 均放置 在 自然环 境 下 。 试 块 2 8 d 抗压 强度如表 2 所 示 。 根 据 G B 2 2 8 - 2 0 0 2 ( 金属 材料 室 温拉伸试 验方法 的规定 7 , 每种直径 的受力钢筋 预留两 根试件进行拉伸试 验。 钢筋的力学性能指标如表 3 所 示 。
14、表 2中 , “ S C C L ” 表示 自密实 混凝 土梁 , “ N C L ” 表示普 通 混凝 土梁 , “ 1 2 ” 、 “ 1 4 ” 、 “ 1 6 ” 、 “ 1 8 ” 、 “ 2 0 ” 分别 表示受 力钢 筋 直径 表 2 2 8 d立方体抗压强度 2 试验 方案 2 1 试 件 设 计 本试 验所 有 试验 梁 的尺 寸均 为 1 5 0 m mx 3 0 0 mmx 2 0 0 0 m m, 净跨 1 8 0 0 m m。 以配筋率为变量 , 共设计 8 根简 支梁 , 自密实混凝土梁为 5 根 , 普通混凝土梁为 3 根 。 试验 梁尺寸及配筋见 图 1 和表
15、4 。 表 4中 , S C C L表示 白密实混 凝 土梁 , N C L表示 普通混 凝土梁 , x 表示受拉 钢筋 的直 径 , 如 1 2 表示受拉钢筋直径为 1 2 m m。 2 2 加 载方案 本试验使用 6 0 0 k N液压千斤顶加载。 根据 G B 5 0 1 5 2 2 0 1 2 ( 混凝土结构试验方法标准 嘲 , 加载流程 为 : ( 1 ) 使用 6 0 0 2 0 0 0 图 1 试验梁尺寸及配筋( 单位 : mm) 11 8 ,2 12 0) 表 4试 验梁 配筋表 4 2 k N荷载进行预加 载 ; ( 2 ) 分级加载 , 每级加载 4 2 k N, 每级持荷
16、 3 0 mi n ; ( 3 ) 到开裂荷载 9 0 时 , 每级加载 2 1 k N, 每级 持荷 3 0 mi n ; ( 4 ) 构件 开裂 后 , 每级 加载 4 2 k N, 每 级持荷 3 0 mi n ; ( 5 ) 到承载力计 算荷载 9 0 时 , 每级 加荷 2 1 k N, 直至破坏。 梁试验装置布置如图 2 , 梁现场试验装置 见图 3 。 曼 Q 【 垒 Q 2 0 0 0 图 2梁试验装置布置图( 单位 : mm) 图 3 梁现场试验装置图 2 3 测 量方案 试验过程中的应变量测方法 : 混凝土的应变和梁 中钢 筋的应 变通过 钢筋应 变片和数据采集箱( D H
17、 3 8 1 6 应变测 量系统 ) 连接 电脑读取应变值 ; 梁 的挠度测量通过量程为 5 0 0 mm的位移计通过数据采集箱读取 。 3 试验 结果及 分析 3 1 开裂荷载和极限荷载 构件 的试 验 开裂 荷载 和极 限荷 载见 表 5 。 采用 G B 5 0 0 1 0 - - 2 0 1 0 ( 混凝土结构设计规范 9 1 提出的开裂荷载与 极 限荷 载计算式进行 了理论计算 , 并进行对 比分析 。 由表 5 可知 : ( 1 ) 所有梁的破 坏形式均为适筋梁破坏。 ( 2 ) 自密实混凝土和普通混凝土的计算开裂荷 载均大于试 1 49 表 5 开裂荷载及极限荷载值 注 : 表中
18、差值 = 计算开裂荷载一 试验开裂荷载, 减小百分率 =差值 计算开裂荷载, 比值 =极限荷载计算值 极限荷载试验值。 验开裂荷载 。 ( 3 ) 自密实混凝土和普通混凝土试验开裂荷 载小于计算开裂荷载 的范 围为 3 7 k N, 减 小百 分率 约为 1 4 2 7 。 ( 4 ) 自密实混凝土和普通混凝土极限荷载计算值 低于极限荷载试验值 。 ( 5 ) 极 限荷载计算值约为极限荷载试 验值的 0 7 0 9 。 ( 6 ) 自密实混凝土和普通混凝土的极限荷载 计算值相近。 3 2 梁截 面不 同高度 处的平均应 变 普通 混凝土结构 中平截面假定是被公认 的一项 基本 假定 , 是混凝
19、土结构设计 原理的一个 基本依 据。 对 于 自密 实混凝土 , 由于其 自身材料组成与普通混凝土存在着一定 的差异 , 所 以需对 自密实的平 截面假 定进行 验证 。 本试 验 各构件的截面平均应变分布曲线如图 4 - 1 1 。 由图 4 1 1 可知 : 自密实 混凝 土梁 和普 通混 凝 土梁 均满 足平截 面假 定 。 自密实混 凝 土和普 通混 凝土 一样 , 平截 面假 定不仅适用 于开裂前 , 混凝土开裂 以后至 受压 区混凝 土破坏之前 均适用 。 表明钢筋与混 凝土之 间有很 好 的黏结性 能 , 为产 生较大 的滑 移 。 中和 轴均往 受 压 区 移动 。 1 50
20、缸 匿 恒 疆 吕 g 、 喧 恒 辍 - -i - -4 2 k N +1 2 6k N 21 0kN +3 3 6 k 十4 2 0k N 卜5 O 4 k N +6 3 0 k N _ 71 4 k N _ 7 9 8 k N , 应 变 图 4 N C L 一 1 2梁截面平均应变分布 应 变 图 5 N C L 一 1 6梁截面平均应变分布 3 3 极 限压 应 变 在进行钢筋混凝土受弯构件的承载力分析时 , 无论是 等效矩形应力图的简化还是界 限受压区高度 的确定 , 均需 用到混凝土 的极限压应变 。 G B 5 0 0 1 0 -2 0 1 0 混凝土结构 设计规范 给出的普通
21、混凝土极限压应变 = 0 0 0 3 3 , 自密实 l 扣 匣 嚏 韫 g 姐 恒 疆 血 叵 恒 辍 - 00 0 5_ o0 o 4-0 0 03-0 0 02-0 0 o1 o o 0 ol o 0 0 2 应变 图 6 N CL 一 2 0 梁截面平均应变分布 应变 图 7 S C C L 一 1 2梁截面平均应变分布 -0 0 05-0 o o4-0 0 0 3 0 0 2 -0 o o1 o o ool o0 02 应 变 图 8 S C C L 一 1 4梁截面平均应变分布 O 0 0 O O O O 如 加 5 0 O O 0 0 0 O 如 5 3O0 250 2 0 0
22、姐 1 5 0 暄 辐 1 0 0 5 O 0 0 O O 3 0 0 0 2 0 0 O 1 0 0 0 01 应 变 图 9 S C C L 一 1 6梁截面平均应变分布 3 O 0 2 5 O 200 惶 1 5 0 恒 镒 1 0 0 5 O 0 -0 -_4 2 k N +2 5 2k N +5 0 4 k N +75 6k N 1 OO_ 8 x一 1 26 0 _ o _1 5 1 2 k 1 7 6 4k +1 2 6k N +3 7 8k N 一 6 3 0 k N +8 8 2 k N +1 1 3 4k N +1 3 8 6k N -加 1 6 3_ 8 k N 日 一1
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- 乌鲁木齐 地区 C30 密实 混凝土 简支梁受弯 性能 试验 研究
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