文摘
钢筋corrosion-induced耐久性问题是桥梁的主要问题。ECC封面是用来防止入侵的腐蚀剂。本文研究了ECC-concrete复合梁的弯曲行为。粘结的影响上的接口和光纤网钢筋弯曲性能及开裂模式进行调查。应变分布和跨中挠度进行了评估。试验结果表明,保税复合梁有一个更高的承载能力。但无粘结复合梁显示更好的postcrack能量吸收能力与较高的跨中挠度。光纤网钢筋可能进一步提高抗弯性能无论焊接条件。无粘结梁的底部的压力远小于保税的光束。渗透裂缝观察的ECC层保税合成光束。
1。介绍
桥梁的长期耐久性已成为主要问题,特别是对于桥梁暴露于激进的环境条件。在2015年,大约7.96万座桥梁,桥梁总数的10.2%,在中国被列为危险(1]。桥恶化的主要原因是钢筋的腐蚀,导致寿命减少(2),甚至崩溃。为了防止钢材腐蚀,一定厚度的混凝土保护层是专为钢筋混凝土结构。然而,在实践中,混凝土保护层一定会由于机械和环境负荷,混凝土的抗拉强度低,等等,从而创建一个快速入口路径腐蚀,导致腐蚀(3]。因此,延长桥梁使用寿命的关键之一是防止开裂,降低混凝土的渗透性。
工程胶结复合(ECC)开发基于微观力学高延性和裂缝控制能力(裂缝宽度小于100μ米)即使在大变形(4,5]。除了出色的机械性能,大量的研究表明,ECC更高比普通混凝土的耐久性(6- - - - - -8]。研究表明,甚至紧张紧张高达3%,ECC的渗透性和氯离子扩散系数是类似于无裂缝的混凝土(9,10]。这些独特的性质使得ECC非常适合作为桥梁的混凝土保护层在积极的环境中(11]。研究进行了探讨钢筋ECC-concrete复合梁的力学性能(12- - - - - -19]。与普通钢筋混凝土相比,属性,包括承载力、变形能力、裂缝控制能力,和疲劳,ECC层梁的显著改善。复合梁的极限强度和挠度改进主要依赖于抗拉和抗压延性的矩阵20.]。
在大多数当前的研究中,选举投诉委员会层与普通混凝土完全结合。因此,这两层可以一起变形,提高承载力。然而,大开发的混凝土裂缝会导致局部开裂在ECC层(15,19]。一些裂缝仍能穿透ECC层,导致腐蚀的输入路径。在这种情况下,高延性和持久性的ECC不能被充分的利用。为了防止ECC的渗透裂纹,本文提出的复合梁。一个塑料薄膜放置在普通混凝土的界面和ECC打破债券。大应变引起的普通混凝土的开裂将分布在整个ECC层,避免了应力集中。纤维网状钢筋也放置在中间的ECC层进一步增加其强度和延性。本文结合的影响和强化ECC的复合梁的抗弯性能。
2。材料和方法
2.1。材料
水泥使用42.5 #普通硅酸盐水泥28天抗压强度为42.5 N /毫米2。水泥的主要化学成分提供了表1。曹类F粉煤灰含3.88%来自济南,山东。使用PVA纤维的特点是列在表中2。高幅度的减水剂(HRWRA)和viscosity-modifying代理(VMA)被同时获得适当的可加工性。基于前面的研究,水灰比为0.32,粉煤灰水泥比1.2,硅砂灰比为0.8,2%(按体积)的纤维是采用ECC混合。混凝土的抗压强度40 MPa (C40)是用于复合梁。
2.2。实验设计
100×100×400毫米复合梁20毫米ECC层底部是铸型研究。两种类型的ECC层被认为是。一个是纯粹的ECC层,另一个是钢筋ECC层与中间纤维钢筋网。两个界面粘结条件,充分保税,非保税普通混凝土和ECC层设计。因此,四种不同的ECC-concrete组合梁进行了研究。在四点弯曲测试,压力在不同的位置和跨中挠度监控。应变仪的配置如图所示1。
2.3。样品制备
C40混凝土的第一混合根据GB / T 50081 - 2002 (21),在模具制作。然后嵌入混凝土钢筋。固化24小时后,ECC混合和铸型的普通混凝土。光束被治愈标准养护室与20±2°C的温度和95%的湿度为28天。无粘结复合梁,塑料薄膜是地方上的普通混凝土之前将ECC防止ECC和普通混凝土之间的粘结。选举投诉委员会层固定两端。强化了ECC层,纤维网格放在中间的ECC铸造ECC前层。
2.4。测试方法
进行了单轴拉伸和四点弯曲试验来评估ECC的属性。15毫米×50毫米×350毫米标本是用于测试。线性位移传感器用来测量位移。万能试验机(wdw - 100 e)是用于装载。加载率0.1毫米/分钟和0.5毫米/分钟进行直接拉伸和四点弯曲试验,分别。测试设置如图2。复合梁的四点弯曲试验进行了使用微机控制电子万能试验机位移控制0.5毫米/分钟的速度,直到其失败。收集的不同位置的应变是DH3818-4应变采集盒。线性的跨中挠度测量。
(一)
(b)
3所示。结果与讨论
3.1。ECC材料的属性
数据3和4表明,单轴拉伸和弯曲载荷作用下,ECC展览应变硬化行为。第一个开裂强度为2.9 MPa。第一次开裂后,负载继续增加没有骨折本地化。顺序、裂缝的发展,导致压力增大的非弹性变形。极限抗拉强度和拉伸应变能力4.4 MPa和4.5%,分别。
弯曲的行为类似于单轴拉伸荷载作用下(图4)。四点弯曲试验可以作为间接评价方法对ECC的加工硬化特性(22]。在失败的跨中挠度达到20.5毫米。第一个开裂强度和弯曲强度分别为7.7和14.7 MPa,分别比普通混凝土高得多。
典型的显微裂纹的试样在单轴拉伸和弯曲模式加载如图5。观察的数据,微裂隙和非常紧密的裂缝宽度均匀分布,平均间距小于1毫米。开裂模式还表示,选举投诉委员会有一个很好的应变强化属性。
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(b)
3.2。复合梁的弯曲行为
如图6,复合梁弯曲载荷下弹性和塑性行为。开始时,跨中挠度增加线性弯曲加载。结束时的线性部分有一个力下降,可能是由于ECC的开裂和钢筋屈服。在那之后,更发生偏转。图6也表明,无论纤维网格嵌入在ECC层,混凝土之间的粘结和ECC层的类型有显著影响抗弯承载能力和跨中挠度。因为选举投诉委员会有很高的抗拉强度和延性,它将携带抗拉强度与钢筋混凝土裂缝后,导致更高的强度。这一趋势是一致的与其他研究工作15,18,19]。无粘结复合梁不同,显示一个伟大的postcrack能量吸收能力由于ECC的变形层。无粘结ECC封面可以被视为一个外部加强钢筋。自滑在接口被允许,纵向应变分布在ECC覆盖,因此,允许更高的偏转。这一发现类似于Kamada和李的研究。他们还发现,接口属性可能影响复合梁的弯曲行为。表面光滑试样能够重新分配负载和利用的材料比粗糙表面的标本。因此,光滑的梁的挠度比粗糙的梁(23]。
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(b)
将ECC的中间纤维网状层可以进一步提高其抗拉强度和延性,从而提高了承载能力和跨中挠度失败(图7)。这种效果更突出保税复合梁。的增量50%和70%负荷容量和跨中挠度失败,分别。跨中变形量分别为2.1和3.0毫米无粘结梁和没有纤维钢筋网,分别。
(一)
(b)
3.3。复合梁的载荷应变模式
不同位置的载荷与应变底部绘制在图8。这两种梁拥有完全不同的模式。无粘结复合梁的拉伸压力点1和2是由于压力和弯矩很小可以忽略不计。主要的应变发生在中间的跨度。不同,粘结复合梁的应变点1是接近3点。因为滑动的界面,有有限的剪切强度。负载由ECC层能通过两端的锚。在这种情况下,ECC层都是紧张和有类似的拉伸应变下的纵向方向。这意味着在同样的偏转,ECC层粘结复合梁的小应变和低比保税梁开裂的风险。
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(b)
图9显示了在复合梁的跨中截面应变分布。图9(一个)表明,ECC和普通混凝土之间的粘结是强大而不发生滑移。趋势是类似于目前的研究工作16]。但是无粘结复合梁,ECC的应变层与负载增加缓慢。当加载在15 kN,压力是1328年με7点。但底部应变点3只有227με。高应变值在7点是由普通混凝土的开裂。图9也表明,在相同加载应变的底部无粘结梁比结合梁的小得多。这进一步证明了ECC层粘结复合梁开裂的风险较低,使得ECC合适作为耐腐蚀混凝土保护层。
(一)
(b)
3.4。裂纹梁的模式
数据10和11显示不同的梁的开裂模式。尽管ECC很高的延性,局部裂缝仍发生在ECC保税复合梁的封面(图10)由于集中压力。主要下裂纹对普通混凝土的裂缝渗透通过ECC的封面。虽然ECC盖梁的力学性能改善,仍有梁内钢筋的腐蚀的风险和减少保税复合梁的使用寿命。不同,没有裂缝渗透通过无粘结复合梁的ECC的封面。同时,裂缝的宽度在ECC封面是由于高裂缝控制能力有限。失败的平均裂缝宽度是115年和98年μm的粘结复合梁没有纤维增援,分别。因此,即使有裂缝在ECC封面,渗透率将由于很小的裂缝宽度有限,导致高耐久性。图11还显示在ECC的左端层开裂。因为ECC层可以被视为外部粘结复合梁的钢筋,ECC层提供的力量转移到普通混凝土在压缩模式下通过锚,导致拉伸应力最后锚。如果压力足够大,它将导致开裂和锚的失败。
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(b)
4所示。结论
本文研究了粘结的影响和纤维钢筋网复合梁的抗弯性能及开裂模式。可以得出以下结果和结论:(1)ECC展品加工硬化行为。第一个开裂强度、极限抗拉强度和拉伸应变能力是2.9 MPa, 4.4 MPa,和4.5%,分别(2)保税复合梁有一个更高的承载能力。但是无粘结复合梁显示一个更好的postcrack能量吸收能力。纤维网状钢筋可能进一步提高抗弯性能,无论成键条件(3)游离的ECC层有能力分配跨梁的应变。相同载荷作用下,底部的压力远小于无粘结梁的结合梁(4)局部开裂可以穿透ECC保税复合梁的封面。平均裂缝宽度控制在115年和98年μ米无粘结复合梁没有和纤维增援。
这项研究的结果表明,无粘结ECC封面更有效控制裂缝和防止corrosion-induced损伤。因此,无粘结复合梁可用于桥梁在积极的环境来提高其使用寿命。然而,进一步的研究是需要量化的影响梁的粘结行为和探索复合梁的耐久性。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突。
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