【摘要】：盡管混凝土使用范圍非常廣泛,但是混凝土往往表現(xiàn)出抗拉強度低、脆性破壞明顯、可靠性低和開裂裂縫難以控制等諸多不足,這些潛在的不利因素一直是制約混凝土實現(xiàn)耐久性和長壽命的關(guān)鍵因素。為了有效提升混凝土的耐久性,新型的工程水泥基復(fù)合材料(Engineered Cementitious Composite,簡稱ECC)已經(jīng)逐漸運用于大量工程實體結(jié)構(gòu)。ECC具有偽應(yīng)變硬化特征、細密裂縫開裂模式的特點,可以在結(jié)構(gòu)受力開裂的情況下,仍能保持較好的整體協(xié)同受力。高強鋼筋的使用在某種程度上實現(xiàn)了節(jié)約鋼材的目的。為了能夠提高普通鋼筋混凝土梁耐久性,限制鋼筋混凝土梁中裂縫的數(shù)量和寬度將是有效的方法。導致普通鋼筋混凝土梁耐久性降低的主要因素就包括裂縫。本文通過改變ECC替換高度率、鋼筋數(shù)量、等級和直徑,設(shè)計了 4種工況20組試件。通過對試件進行兩點對稱彎曲加載試驗,可以測得試件受彎作用下的承載力、撓度、沿梁高度方向的平均應(yīng)變、鋼筋應(yīng)變、裂縫數(shù)量和寬度,并能繪制出撓度曲線、應(yīng)變曲線、沿高度方向平均應(yīng)變曲線、裂縫寬度曲線,從而可以對比得出試件較優(yōu)的設(shè)計形式和變形特點。結(jié)果表明:復(fù)合梁受彎開裂模式為細密裂縫模式,破壞具有一定的延性。ECC替換高度率越大,復(fù)合梁開裂產(chǎn)生的裂縫數(shù)量越多,裂縫寬度越細。改變ECC替換高度率時,配置2根縱向鋼筋的復(fù)合梁彎矩-撓度曲線具有相同的發(fā)展趨勢,而配置1根縱向鋼筋的復(fù)合梁受彎效果不佳。對于本實驗而言,ECC最佳替換高度率基本在0.5至0.75之間。彎矩-縱向受力鋼筋應(yīng)變曲線與彎矩-撓度曲線發(fā)展趨勢較為吻合,具有較好的連接承載效果。ECC替換普通混凝土可以使得跨中一定長度范圍內(nèi)縱向受力鋼筋的應(yīng)變趨于均勻分布。利用ECC進行替代混凝土的做法可以避免或限制大裂縫的產(chǎn)生。復(fù)合梁截面應(yīng)變符合平截面假定。增加荷載可以使試件中和軸不斷向上移動,同時減小混凝土受壓區(qū)高度。ECC替換層可以顯著限制裂縫開展的寬度,裂縫的平均間距顯著減少。試驗梁的延性隨著ECC替換普通混凝土高度變化有一定的變化,但是普通鋼筋混凝土梁的延性比與ECC-混凝土復(fù)合梁的延性比相差不大,延性比受ECC替換高度率的變化的影響較小。復(fù)合梁有限元模擬值與試驗值吻合較好,材料參數(shù)和本構(gòu)模型可以較好的反映復(fù)合梁受彎過程。
【圖文】：

計而成的新型材料⑵，其纖維摻量一般不超過復(fù)合材料總體積的２．５％［３］。在２０世紀９０年代初逡逑期，美國密歇根大學Ｖｉｃｔｏｒ．Ｃ．Ｌｉ教授率先提出工程纖維增強水泥基復(fù)合材料ＥＣＣ，并建議將逡逑ＥＣＣ運用于混凝土結(jié)構(gòu)，進一步改善混凝土結(jié)構(gòu)在使用過程中的開裂問題。圖１．１和圖１．２分逡逑別為ＥＣＣ應(yīng)力－應(yīng)變－裂縫寬度曲線和四點彎曲試驗，由圖分析可知，，混凝土／ＥＣＣ材料在較高逡逑應(yīng)力水平下，最大斷裂應(yīng)變不小于３％，實現(xiàn)了傳統(tǒng)水泥基材料單一大裂縫的宏觀開裂模式向逡逑多重細微裂縫的穩(wěn)態(tài)開裂模式轉(zhuǎn)變，從而有效提高結(jié)構(gòu)的耐久性，避免鋼筋直接與外部環(huán)境接逡逑觸而產(chǎn)生銹蝕。逡逑ｓ；／邐ＷｒｎｍＳ逡逑°0邋ｉ邋２邐３邐４邋￣邋０邐ｒ．１邐‘ｒ逡逑應(yīng)變（％）邐

本文編號：2647261