聚合物改性水泥混凝土复合梁的裂纹发展规律研究

摘要

基于聚合物改性水泥混凝土变形能力好、抗拉强度高以及与钢筋的粘结性能好等特点,论文将普通钢筋混凝土梁底部一定范围内的普通混凝土替换为聚合物改性水泥混凝土,形成一种新型聚合物改性水泥混凝土复合梁。
　　 论文采用理论分析、实验研究和有限元分析相结合的方法对这种新型复合梁的开裂荷载、裂缝分布和发展规律等进行了探索性研究,从而为工程实践应用打下良好的理论和实验基础。
　　 论文对聚合物改性水泥混凝土的力学性能进行了试验研究。试验结果表明:聚合物改性水泥混凝土具有较强的变形能力、较高的抗拉强度,且与钢筋和普通混凝土之间具有良好的粘结性能。
　　 论文对聚合物改性水泥混凝土的裂纹发展规律进行了多角度分析。从钢筋混凝土结构的受力角度分析,聚合物改性水泥混凝土具有较强的变形能力和较高的抗拉强度,能有效提高钢筋混凝土梁的开裂荷载,推迟裂纹的出现;从断裂力学和变形协调的角度分析,聚合物改性水泥混凝土具有较高的变形能力,使得复合梁开裂后裂纹发展缓慢:从混凝土与钢筋粘结和协同受力的角度分析,聚合物改性水泥混凝土与钢筋具有良好的粘结性能,保证了混凝土与钢筋的协同受力,可以有效减小裂纹间距和裂纹宽度。
　　 论文重点对聚合物改性水泥混凝土复合梁的裂纹发展规律进行了试验研究,并得到了重要结论:①聚合物改性水泥混凝土复合梁受力破坏特征与普通钢筋混凝土梁类似,符合典型的适筋梁破坏特征;②与普通钢筋混凝土梁相比,聚合物改性水泥混凝土复合梁的裂纹分布更为均匀,裂纹条数增多、裂纹宽度和裂纹间距减小、裂纹扩展速度变慢,裂纹分布呈现“密而窄”的分布状态;③与普通混凝土梁相比,聚合物改性水泥混凝土复合梁的开裂荷载提高幅度可达30％左右;④相同荷载等级下,聚合物改性水泥混凝土复合梁的最大裂纹宽度和平均裂纹宽度均明显小于普通钢筋混凝土梁;⑤以0.15mm为最大裂纹控制指标时,复合梁的承载力提高幅度达27%,以0.2mm为最大裂纹控制指标时,复合梁的承载力提高幅度达24%。
　　 论文对聚合物改性水泥混凝土复合梁的裂纹发展规律进行了有限元研究。分析与实验研究相吻合,计算表明:聚合物改性水泥混凝土与钢筋特殊的粘结性能,使得钢筋周围的聚合物改性水泥混凝土更好的参与受力,钢筋的阻裂效果更加明显,有效减小了钢筋应力、裂纹宽度和裂纹尖端的应力强度因子。
　　 论文通过对新型复合梁裂纹发展规律的研究,为钢筋混凝土结构中的裂纹控制提供了新思路,为聚合改性水泥混凝土的应用提供了新方向。