钢管-钢纤维活性粉末混凝土界面黏结强度试验研究
发布时间：2019-09-04 17:28
【摘要】：为研究钢管-钢纤维活性粉末混凝土(RPC)界面黏结强度,共进行了27根钢管-RPC试件的推出试验,主要参数包括钢管壁厚、钢纤维体积掺量和养护温度。试验研究发现:钢管-RPC的荷载-滑移全过程曲线不同于普通钢管混凝土,具体表现为钢管-RPC的荷载-滑移曲线无明显初始峰值点,且曲线出现二次上升段;试验参数中养护温度、钢管壁厚和钢纤维体积掺量对钢管-RPC界面初始黏结强度和极限黏结强度的影响规律不同;钢管壁厚从1.41 mm增大到3.45 mm,初始和极限黏结强度分别提高了68%和64%;养护温度由20℃增加到90℃后,初始和极限黏结强度分别提高了30%和11%;不同体积掺量范围内钢纤维对黏结强度影响规律不同,表现为体积掺量从0%增加到1%时初始和极限黏结强度分别降低了2%和11%,而从1%增加到3%时初始和极限黏结强度分别提高了54%和21%。
【图文】：
8］、许志海［9］对不同养护条件下钢管-ＲPC进行了试验研究和有限元分析，但由于界面黏结强度影响因素较多，所得试验结果离散性大，实测黏结破坏荷载最大相差33%，在蒸汽养护条件下实测黏结破坏荷载最大相差达44%，研究还有待深入。因此，本文中开展钢管-ＲPC界面黏结性能试验研究，试验参数包括养护温度、钢纤维掺量和钢管壁厚，分析不同参数钢管-ＲPC界面黏结强度的影响。1试验概况1.1试件设计设计并制作27根钢管-ＲPC试件，分为9组，每组3个试件完全相同，各组试件参数见表1。试件ST3V2C2尺寸及构造如图1所示，试件钢管采用20#无缝钢管，钢管外径D为123mm，长度L为300mm。由于目前市场上所售钢管壁厚较厚，本试验的钢管采用车床削薄处理。管内填充ＲPC，钢管和ＲPC的黏结界面长度为250mm，预留50mm空钢管作为推出空间，并在距钢管底部上方20mm处开一个3mm×3mm的缺口，以便在试验推出过程中排气。在空钢管下端与压力机固定传力板间垫一块厚10mm、边长180mm的方钢板，以防止试验过程中发生侧滑，钢板材质为Q235。表1试件主要参数Table1Mainparametersofspecimens组别D/mmt/mmL/mmρs/%Vr/%养护条件ST1V2C21231.413004.732ST2V2C21232.013006.892ST3V2C21232.503008.652ST4V2C21232.9830010.432ST5V2C21233.4530012.222ST3V0C21232.503008.650ST3V1C21232.503008.651ST3V3C21232.503008.65390℃蒸汽养护，即标准养护2d，之后90℃蒸汽养护2d，最后标准养护25dST3V2C11232.503008.65220℃标准养护28d注:试件编号中S表示钢管;T表示钢管壁厚;V表示钢纤维体积掺量;C表示养护制度;符号D为钢管外径;t为钢管壁厚;ρs为含钢率;Vr为钢纤维掺量。图1试件ST3V2C2构造及尺寸Fig．1Co
1.3试验加载及量测采用2000kN电液伺服万能试验机和DCS-200数控系统进行加载试验，如图2所示。将钢管-ＲPC试件放置在压力机固定传力板上，通过钢垫块对ＲPC进行加载。采用连续位移加载模式，加载速率为0.6mm/min，当滑移量达到40mm时停止加载。在钢垫块上布置压力传感器，用于测量管内ＲPC所受的实时荷载。位移计1、2用于测量钢管内ＲPC的位移值，位移计3、4用于测量加载端钢管的位移值，位移计5、6用于测量试件侧向位移，位移计7、8用于测量试验机底座的位移。采用电阻应变片测量钢管外壁轴向和环向应变，，应变片间距沿轴向为钢管高度的1/6，沿环向为钢管圆周的1/4。图2推出试验装置Fig．2Setupofpushouttest2试验结果及其分析2.1试验现象及破坏模式当荷载达到约75kN时，试件顶部的钢垫块与ＲPC陷入钢管内。在加载后期即荷载达到峰值点前后，可以明显听到ＲPC与钢管内壁摩擦所发出的清脆声响。在整个加载过程中，钢管表面没有观察到异常现象，管内ＲPC也保持完整。图3为试件ST3V2C2加载端钢管内壁滑移痕迹。图3试件ST3V2C2钢管内壁滑移面Fig．3SlipbetweenＲPCandsteeltube’sinnersurfaceofspecimenST3V2C22.2典型荷载-滑移曲线以加载端的推力N为纵坐标，加载面ＲPC相对于钢管的位移s为横坐标，各组典型试件的荷载-滑移(N-s)曲线如图4所示。图4钢管-ＲPC试件实测N-s曲线Fig．4MeasuredN-scurvesofＲPC-filledsteeltubespecimens504
【作者单位】： 福建农林大学交通与土木工程学院;
【基金】：国家自然科学基金项目(51008079) 福建农林大学科技创新专项基金项目(KFA17040A,KFA17255A)
【分类号】：TU528
【图文】：
8］、许志海［9］对不同养护条件下钢管-ＲPC进行了试验研究和有限元分析，但由于界面黏结强度影响因素较多，所得试验结果离散性大，实测黏结破坏荷载最大相差33%，在蒸汽养护条件下实测黏结破坏荷载最大相差达44%，研究还有待深入。因此，本文中开展钢管-ＲPC界面黏结性能试验研究，试验参数包括养护温度、钢纤维掺量和钢管壁厚，分析不同参数钢管-ＲPC界面黏结强度的影响。1试验概况1.1试件设计设计并制作27根钢管-ＲPC试件，分为9组，每组3个试件完全相同，各组试件参数见表1。试件ST3V2C2尺寸及构造如图1所示，试件钢管采用20#无缝钢管，钢管外径D为123mm，长度L为300mm。由于目前市场上所售钢管壁厚较厚，本试验的钢管采用车床削薄处理。管内填充ＲPC，钢管和ＲPC的黏结界面长度为250mm，预留50mm空钢管作为推出空间，并在距钢管底部上方20mm处开一个3mm×3mm的缺口，以便在试验推出过程中排气。在空钢管下端与压力机固定传力板间垫一块厚10mm、边长180mm的方钢板，以防止试验过程中发生侧滑，钢板材质为Q235。表1试件主要参数Table1Mainparametersofspecimens组别D/mmt/mmL/mmρs/%Vr/%养护条件ST1V2C21231.413004.732ST2V2C21232.013006.892ST3V2C21232.503008.652ST4V2C21232.9830010.432ST5V2C21233.4530012.222ST3V0C21232.503008.650ST3V1C21232.503008.651ST3V3C21232.503008.65390℃蒸汽养护，即标准养护2d，之后90℃蒸汽养护2d，最后标准养护25dST3V2C11232.503008.65220℃标准养护28d注:试件编号中S表示钢管;T表示钢管壁厚;V表示钢纤维体积掺量;C表示养护制度;符号D为钢管外径;t为钢管壁厚;ρs为含钢率;Vr为钢纤维掺量。图1试件ST3V2C2构造及尺寸Fig．1Co
1.3试验加载及量测采用2000kN电液伺服万能试验机和DCS-200数控系统进行加载试验，如图2所示。将钢管-ＲPC试件放置在压力机固定传力板上，通过钢垫块对ＲPC进行加载。采用连续位移加载模式，加载速率为0.6mm/min，当滑移量达到40mm时停止加载。在钢垫块上布置压力传感器，用于测量管内ＲPC所受的实时荷载。位移计1、2用于测量钢管内ＲPC的位移值，位移计3、4用于测量加载端钢管的位移值，位移计5、6用于测量试件侧向位移，位移计7、8用于测量试验机底座的位移。采用电阻应变片测量钢管外壁轴向和环向应变，，应变片间距沿轴向为钢管高度的1/6，沿环向为钢管圆周的1/4。图2推出试验装置Fig．2Setupofpushouttest2试验结果及其分析2.1试验现象及破坏模式当荷载达到约75kN时，试件顶部的钢垫块与ＲPC陷入钢管内。在加载后期即荷载达到峰值点前后，可以明显听到ＲPC与钢管内壁摩擦所发出的清脆声响。在整个加载过程中，钢管表面没有观察到异常现象，管内ＲPC也保持完整。图3为试件ST3V2C2加载端钢管内壁滑移痕迹。图3试件ST3V2C2钢管内壁滑移面Fig．3SlipbetweenＲPCandsteeltube’sinnersurfaceofspecimenST3V2C22.2典型荷载-滑移曲线以加载端的推力N为纵坐标，加载面ＲPC相对于钢管的位移s为横坐标，各组典型试件的荷载-滑移(N-s)曲线如图4所示。图4钢管-ＲPC试件实测N-s曲线Fig．4MeasuredN-scurvesofＲPC-filledsteeltubespecimens504
【作者单位】： 福建农林大学交通与土木工程学院;
【基金】：国家自然科学基金项目(51008079) 福建农林大学科技创新专项基金项目(KFA17040A,KFA17255A)
【分类号】：TU528
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本文编号：2531890
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