预应力混凝土-ECC复合功能梯度构件抗弯性能研究

摘要：

预应力与纤维水泥基材料均可有效限制混凝土结构开裂,进而提高结构耐久性.为研究两者联合使用的力学性能与双重阻裂效应,研发了预应力混凝土与超高韧性水泥基复合材料(Engineered Cementitious Composite,ECC)组合形成的新型功能梯度构件.根据ECC替换受拉区混凝土高度的不同,设计4组不同类型的功能梯度试件以及1组普通钢筋混凝土试件并开展四点弯曲试验,研究预应力与ECC材料对试件起裂荷载、正常使用极限状态、变形能力、钢筋与钢绞线应变、裂缝间距与宽度以及裂缝的扩展特性的影响.试验结果表明:预应力以及ECC材料均对试件的起裂荷载有提升作用,两者结合使用下,试件起裂荷载较普通混凝土试件提升了100%左右,其中预应力对起裂荷载的影响更大.ECC的加入对试件的正常使用极限状态有着明显改善,使正常使用极限状态对应荷载值提升至0.81～0.95倍的极限承载力.试件的延性也随着ECC替换的比例增大,得到显著提升,延性提升了58.1%～94.9%.预应力筋在钢筋屈服前为非主要受力筋,在钢筋屈服后成为主要受力筋继续承担荷载,此外,预应力与ECC二者均对钢筋的屈服有延缓作用并随着ECC替换比例的提高而增强,极大地改善了结构的耐久性.对于裂缝,两者结合使用极大地限制了裂缝的出现与发展,使得试件在中低荷载下保持不裂,高荷载下保持裂而不扩.最后基于试验数据修正了规范给出的裂缝计算公式,公式中考虑了对钢筋等效应力的折减、材料和替换比例等因素,提出了适用于预应力功能梯度构件的裂缝计算公式,为进一步研究预应力功能梯度构件的裂缝计算提供了基础.

关键词：功能梯度、超高韧性水泥基复合材料、抗弯性能、双重阻裂、裂缝计算

所属期刊栏目：20

分类号：TU528(建筑材料)

资助基金：国家自然科学基金;国家重点研发计划

在线出版日期：2023-07-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共14页

页码：2280-2293