无粘结预应力活性粉末混凝土T型梁的裂缝与挠度研究

摘要

钢筋混凝上的开裂问题一直以来都是国内外专家学者关注的课题之一，因此了解混凝土结构裂缝的类型、特征和形成原因，对控制和减少混凝土结构裂缝的产生，建立切实可行的裂缝控制方法和途径具有重要意义。
　　 为了提高混凝土的宏观性能，增强混凝土结构抵抗破坏的能力，人们往往在材料上寻找提高混凝土抗裂性能的途径，活性粉末混凝土就是通过在普通混凝土中添加活性掺合料以及纤维等材料来提高其抗裂度。本文在总结国内外研究成果的基础上，针对钢纤维活性粉末混凝土的特点，以试验和理论分析作为研究内容的主要手段，通过扫描电镜试验，从微观结构入手分析研究了RPC构件的裂缝产生根源，并通过对无粘结预应力活性粉末混凝土T型梁进行受弯试验，运用混凝土结构裂缝和挠度理论，从宏观结构方面对RPC构件的裂缝及张拉时出现的反拱值，加载时产生的挠度等变形进行了研究探索。
　　 扫描电镜试验结果表明：RPC中的水泥水化产物主要以C-S-H凝胶为主、其次是Ca(OH)2，而钙矾石等其他水化产物的含量很低。在热水养护条件下，水泥石中各水化产物相互胶结，形成致密的连续相，整体结构非常完整、密实，没有给予C-S-H凝胶体生长成特定形貌的空间条件，水化产物主要是由一些不规则状的扁平粒子紧密堆积组成。常温时，石英砂颗粒与周围的水化产物相互结合紧密，两者之间观察不到明显的界面过渡区，水泥水化产物与石英砂表而粘结较好；在RPC成型过程中，由于搅拌不均导致其成型过程中内部不可避免地要形成较多微孔洞，孔洞内微小裂纹的数量很少，说明在正常高温热水养护条件下，RPC具有良好的内部结构组织。
　　 无粘结预应力活性粉末混凝土T型梁受弯试验结果表明：掺入钢纤维后，RPC材料的韧性得到提高，使得立方体抗压强度、棱柱体抗压强度和棱柱体抗折强度的尺寸效应不明显。钢纤维的掺入提高了混凝土抗塑性收缩的能力，抑制微裂缝的产生和发展，并降低裂缝尖端的应力集中，防止微裂缝的进一步发展。钢纤维的含量越多，RPC构件破坏前的塑性变形越明显，RPC的挠度较普通混凝土有所增大，构件破坏形态模式由脆性破坏转变为延性破坏，其破坏后并无碎块进裂，只是表而出现少许裂纹和蜕皮现象，有效改善了混凝土易脆的性质。