超高韌性水泥基復(fù)合材料在深受彎構(gòu)件中的應(yīng)用研究.pdf

1、超高韌性水泥基復(fù)合材料(UHTCC)作為一種新型高性能纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料，硬化后具有顯著的應(yīng)變硬化特性，并可以有效地將裂縫寬度控制在100μm以內(nèi)。UHTCC具有超強(qiáng)變形能力、裂縫無(wú)害化分散能力和卓越的能量耗散能力，有助于解決混凝土結(jié)構(gòu)韌性差、易開裂等工程難題?；谄鋬?yōu)異的拉伸性能及非線性變形能力，UHTCC被廣泛應(yīng)用于對(duì)限裂及抗震性能要求較高的結(jié)構(gòu)中。目前對(duì)UHTCC各種基本力學(xué)性能及結(jié)構(gòu)應(yīng)用已取得了一定的研究成果，但對(duì)鋼筋增強(qiáng)超

2、高韌性水泥基復(fù)合材料(RUHTCC)深受彎構(gòu)件的研究卻屈指可數(shù)。本文結(jié)合國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“對(duì)角斜筋小跨高比超高韌性水泥基復(fù)合材料剪力墻連梁的抗震性能”(51478078)和中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)專項(xiàng)基金“利用超高韌性水泥基復(fù)合材料提升RC深梁抗剪性能的研究”(DUT15LK39)，開展了UHTCC在RC深受彎梁構(gòu)件中的應(yīng)用研究，具體研究工作及獲得主要結(jié)論如下:
　　(1)開展了鋼筋增強(qiáng)超高韌性水泥基復(fù)合材料(RUHTCC)深梁和

3、鋼筋混凝土(RC)深梁的對(duì)比剪切試驗(yàn)。結(jié)果表明，所有試驗(yàn)RUHTCC深受彎梁的裂縫形態(tài)均表現(xiàn)為穩(wěn)態(tài)的多縫開裂模式，使用UHTCC能夠顯著改善構(gòu)件的受剪性能，RUHTCC深梁的極限剪切強(qiáng)度和峰值荷載時(shí)跨中撓度約是RC對(duì)比梁的1.2倍和1.22倍。相較于RC深梁，RUHTCC深梁的延性系數(shù)μ1、μ2和μ3可分別提高213％、70％和94％左右。此外，在正常使用極限狀態(tài)下最大斜裂縫寬度僅為0.168mm～0.181mm，小于對(duì)比RC梁大于0.

4、3mm的裂縫寬度。
　　(2)研究了剪跨比(0.7、1.05)和分布鋼筋(配筋率為0、0.14％、0.2％、0.3％和0.4％)對(duì)深梁剪切性能的影響。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn):當(dāng)剪跨比從0.7增加到1.05時(shí)，RUHTCC和RC深梁的極限承載力均下降20％左右，峰值荷載時(shí)跨中撓度均提高40％左右。隨分布鋼筋配筋率從0增加到0.3％，當(dāng)剪跨比為0.7時(shí)，RUHTCC和RC深梁極限剪切荷載分別提高9％和14％，跨中撓度分別提高51％和39％;當(dāng)剪跨比

5、為1.05時(shí)，RUHTCC和RC深梁極限剪切荷載分別提高33％和20％，跨中撓度均提高30％左右。此外，隨剪跨比和分布鋼筋的增大，深受彎梁剪切延性均有所提高，且分布鋼筋對(duì)RUHTCC深受彎梁剪切延性的影響效果要顯著大于其對(duì)RC對(duì)比梁的影響。
　　(3)對(duì)剪跨比為0.5的RUHTCC深梁和RC深梁進(jìn)行了局部受壓性能研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn):UHTCC的使用不僅可以明顯減輕構(gòu)件破損程度，而且可將極限局壓強(qiáng)度最大提高43％。根據(jù)拉桿-壓桿理論預(yù)測(cè)

6、了試驗(yàn)破壞形態(tài)，與試驗(yàn)結(jié)果相吻合。最后對(duì)RUHTCC深梁提出了可不進(jìn)行局壓驗(yàn)算的最小支承長(zhǎng)度為0.45h。
　　(4)分別采用中國(guó)規(guī)范、美國(guó)規(guī)范和相關(guān)文獻(xiàn)中基于拉桿-壓桿理論提出的深梁抗剪承載力計(jì)算方法，對(duì)RC深梁和RUHTCC深梁抗剪承載力進(jìn)行理論預(yù)測(cè)。結(jié)果表明:拉桿-壓桿理論對(duì)RC深梁抗剪承載力的預(yù)測(cè)更為有效，但卻低估了RUHTCC深梁的抗剪承載力?；诖?，本文在拉桿-壓桿理論的基礎(chǔ)上考慮了PVA纖維對(duì)材料抗拉強(qiáng)度的增強(qiáng)作用，