配筋活性粉末混凝土受拉性能试验研究及理论分析

【摘要】： 活性粉末混凝土(Reactive Powder Concrete,简称为RPC)具有高强度、高韧性、高耐久性等特点,其抗压强度及抗拉韧性远远高于常规混凝土,是土木工程领域中极具应用前景的一种新型材料。由于RPC在工程应用多以配筋结构的形式出现,因此进行配筋RPC的受拉性能研究具有重要的理论与现实意义。本文结合863国家高技术研究发展计划项目(2006AA032536)及国家自然科学基金项目(50508005),对RPC配筋前后受拉力学性能进行了轴拉全过程试验研究,所作的主要工作及结论如下: (1)在总结国内外大量试验研究成果的基础上,应用自行设计的外央式轴拉试验装置,完成了无筋RPC及配筋RPC轴拉全过程试验。试验中采用变截面弧形过渡的哑铃型试件,配合变厚度铜垫片,解决了外夹式试件易在端部产生应力集中的问题,试验方法简单、可靠,具有独创性; (2)进行了无筋RPC及配筋RPC轴拉全过程试验研究,试验表明:在普通万能试验机上不添加任何刚度辅助设施,能够测出钢纤维体积率V_f=1%、V_f=2%时的RPC轴拉应力—应变全曲线,其轴拉破坏形式由无纤维时的脆性破坏转为韧性破坏;配筋RPC试件在轴拉试验中表现出良好的限裂性能,随配筋率参数不同,其破坏形式分为两种:即:nρ＜0.20时的单缝破坏,和nρ≥0.20时的多缝破坏; (3)分析了RPC约束收缩对试验结果的影响,提出了配筋RPC约束收缩修正方法,据此得到了剔除收缩影响后各组试件的配筋RPC受拉应力—应变曲线,通过对比分析得出配筋对RPC受拉应力—应变曲线的影响主要在下降段,配筋率参数nρ是主要影响因素; (4)根据试验分析结果,建立了配筋RPC轴拉本构的三折线式理论模型,及其实用简化模型,为配筋RPC受拉构件全过程非线性分析的本构模型选取提供了理论依据; (5)从RPC微观结构及断裂力学理论出发,分析了无筋RPC及配筋RPC受拉性能的机理,解释了RPC轴拉高韧性,以及配筋RPC良好限裂性能的原因。