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钢筋混凝土叠合板的抗弯性能研究

日期:2016-11-30 13:51:21 来源:互联网 浏览数:
 
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永久模板的发明和使用开辟了混凝土工程的新时代,混凝土施工中永久模板显示出诸多方面的优势。有研究发现: 优异的叠合面处理能保证结构或构件整体共同受力,并且能一定程度增强承载能力[1],确保叠合面较强的抗拉和抗剪能力是叠合结构设计和施工的关键,叠合面良好的粘结性能是永久模板与现浇混凝土共同工作的重要前提[2]。叠合板在叠合构件中使用最广泛,本文通过永久模板和现浇混凝土叠合板的抗弯试验研究永久模板在叠合构件中的受力性能以及叠合构件整体在抗弯试验中的受力性能。
    1· 试验设计及试件制作
    1. 1 原材料
    水泥为长春市亚泰集团生产的“鼎鹿”牌42. 5 级普通硅酸盐水泥; 细骨料为干燥河砂,表观密度2.7 g /cm3,细度模数2. 5,属于中砂; 聚丙烯纤维为辽阳市巨欣化纤有限公司生产的短切纤维,长度19mm; 减水剂为大连西卡建筑材料有限公司生产的聚羧酸盐混凝土高性能减水剂; 水为实验室自来水。
    1. 2 试验方法
    试验使用的永久模板由吉林大学建设工程学院研制( 见图1) 。该新型材料模板采用纤维增强钢丝网水泥薄板,叠合面采用槽型处理形式。前期研究发现其抗弯性能优异,预制加工方便快捷。本文即用聚丙烯纤维增强钢丝网水泥薄板作为混凝土板浇筑的底模,厚度为20 mm,可作为钢筋的保护层。试验制作4 块叠合板,叠合板长1 000 mm,宽300 mm,厚60 mm。同时浇筑2 块同样尺寸的普通混凝土整浇板,作为对比试验板。
                    
    加载方案: 试验采用三分点加载方式。加载前进行预加载,预加载控制在弹性范围内[3]。预加载完毕后进行抗弯试验,试验采用位移加载模式,加载速度为0. 1 mm/min。试验加载方案如图2 所示。
                   
    位移测点: 位移传感器布置如图2 中所示。位移计精度为0. 01 mm,量程为5 cm。其中3#位移传感器测量叠合板跨中挠度变化,4#、5#位移传感器监测支座竖向沉降。应变测点: 如图3a 所示在板跨中侧面布置4 处混凝土应变片; 如图3b 所示在板底跨中沿长度方向对称布置2 处混凝土应变片。
    
    1. 3 试件的制作及养护
    浇筑叠合板时,先将预制永久模板放入木模板的底部,然后放入提前绑扎好的钢筋网,最后浇筑混凝土部分。混凝土配合比为: 水灰比为0. 5,水泥∶ 砂∶ 石子= 1∶ 1. 2∶ 1. 5。浇筑混凝土时预留三个标准立方体强度检测试块,以待28 d 后试验确定现浇混凝土的强度。叠合板纵向受拉钢筋使用HRB400 级钢筋,间距为100 mm。叠合板浇筑完毕后养护1 d 即可拆模,再将试件覆膜浇水养护至28 d 后进行抗弯性能试验。
    2 ·试验过程
    试件加载装置布置如图4。预加载完毕后开始对试件进行抗弯试验。imc 采集系统每0. 1 s 读取和采集1 次荷载、应变以及位移值。跨中实际挠度取跨中位移值和支座沉降平均值之差。试件的开裂荷载和极限荷载参考《混凝土结构试验方法标准》来确定和取值[3]。
                       
     3· 试验结果及分析
    由表1 分析得出,叠合板的开裂荷载较对比试件高出19. 61%,极限荷载高出8. 99%。使用新型复合材料永久模板的叠合板,其抗开裂能力和极限承载能力较对比板都显示出较大的优势。分析可知: 新型永久模板采用纤维和钢丝网增强,其抗拉性能优异,大大提高了试件的抗开裂能力。同时,叠合板受拉区的增强对于叠合板整体承载力的提高有一定促进作用,这与其它的相关研究成果是一致的。

    图5 和图6 分别为数据整理得出的荷载—跨中挠度曲线和荷载—板底跨中应变曲线。

    由图5 得出: 叠合板的峰值荷载较普通板提升较大。叠合板在达到极限荷载的同时,永久模板中的钢丝网很快达到极限荷载,钢丝网相继被拉断,叠合板的承载力迅速下降,叠合板进入塑性阶段。此时叠合板的抗弯承载力和普通混凝土板的承载力仍然相当。叠合板在破坏前能充分变形,属于大挠曲塑性破坏,能保证结构使用的安全性。由图6 可得出: 相同荷载时,叠合板板底混凝土应变更小。结合图7 试件破坏时板底裂缝分布对比图可以看出: 永久模板的叠合板整体裂缝多而细,出现范围更大,充分发挥了受拉区永久模板的抗拉性能,从而使得同荷载下叠合板的竖向变形更小。同时,叠合板裂缝发展呈现宽度较小的特点,对于混凝土的耐久性能的提高意义重大。
    图8 显示,当板侧面裂缝由受拉区开展至叠合面时,裂缝能直接穿越叠合面,而不是沿着水平方向发展,充分说明了叠合面能提供足够的粘结强度,而这一点是叠合构件应用和发展的关键。

    由叠合板跨中侧面混凝土应变数据可知: 叠合板在跨中侧面部位随着荷载变化,沿截面高度上的应变曲线均基本符合平截面假定,说明了叠合面能够很好的传递剪力和拉力,保证了叠合板的预制和现浇两部分变形协调共同受力。

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