氯氧镁混凝土梁抗弯性能试验

姜 勇

(黑龙江路捷交通设施有限公司)



氯氧镁混凝土梁抗弯性能试验

姜 勇

(黑龙江路捷交通设施有限公司)

为研究氯氧镁混凝土梁正截面受力变形性能和破坏特征与普通混凝土梁的差别，参照普通混凝土配合比设计方法配制氯氧镁粗骨料混凝土，对4组截面尺寸及配筋率相同的FRP筋氯氧镁混凝土梁进行抗弯试验。结果显示，氯氧镁混凝土梁正截面受力过程中，也具有弹性、开裂、屈服和极限等4个阶段，在相同条件下，氯氧镁混凝土梁与普通混凝土梁有基本相同的受弯破坏机理。

土木工程；氯氧镁混凝土梁；抗弯性能

1 试验设计

氯氧镁水泥由于含有极高的氯离子，易造成钢筋锈蚀。为了充分利用氯氧镁混凝土强度高，质量轻的优点，采用FRP树脂筋代替钢筋，作为氯氧镁混凝土梁的受拉筋。

试验共设计了三根试验梁，其中一根为普通混凝土梁，两根钢筋氯氧镁混凝土梁。设计梁体的配筋率不同，其它条件均相同。

通过对各个梁进行简支加载试验，分析氯氧镁混凝土梁正截面承载力、刚度、和裂缝开展情况，验证平截面假定在氯氧镁混凝土受弯构件上的适用性，通过试验数据的对比分析，为建立该类构件正截面承载力的设计理论提供数据依据。

试验设计对比梁的截面尺寸均为120 mm×200 mm，长度均为1 600 mm，净跨径为1 400 mm。考虑氯氧镁混凝土梁配筋情况差异，试验设计氯氧镁混凝土梁五根，普通混凝土梁两根，梁体截面尺寸及内部配筋情况如表1所示。

目前，保证钢筋不发生锈蚀可以采用环氧涂层的办法保护钢筋不锈蚀，有关实验仍需进一步深入研究。为克服氯氧镁混凝土对钢筋的锈蚀，采用FRP树脂筋作为混凝土梁的受力筋。氯氧镁水泥浆体中的大量氯离子不会腐蚀FRP树脂筋，其次氯氧镁水泥体系内部的碱性较弱对FRP树脂筋基本没有腐蚀作用，因此以FRP树脂筋作为氯氧镁混凝土梁的受力筋是可行的。试验共设计了六根FRP筋氯氧镁混凝土梁，两根钢筋氯氧镁混凝土梁。FRP筋氯氧镁混凝土梁的配筋率不同，其它条件相同。

树脂筋的力学性能指如表2、表3所示。

表1 梁的配筋率

表2 RP筋力学性能

表3 RP梁配筋率

试验的加载方案为四点加载，并进行分级施加集中荷载。在混凝土梁纯弯区段粘贴应变片，也就是跨中100标距内梁的侧表面按照6个不同高度粘贴应变片，测量此区段混凝土变形随荷载变化的情况。在梁两端支座中心垂直对应到梁的上表面处布置百分表，在梁跨中处下表面布置量程为30 mm的千分表，共同量测在加载过程中试验梁的各点挠度。

2 试验过程

试验过程中进行试件裂缝和变形情况的观察，氯氧镁混凝土试验梁的破坏类型均为纯弯区段的正截面弯曲破坏。与普通混凝土梁类似，自加载至破坏的过程中，氯氧镁混凝土适筋梁，随着荷载的增加及混凝土塑性变形的发展，其正截面上的应力及应变的分布和发展过程可分为三个受力阶段，普通混凝土梁荷载-挠度曲线(PG梁)如图1，各发展阶段的性能特征如下。

图1 普通混凝土梁荷载-挠度曲线(PG梁)

第一阶段，开裂之前阶段(M≤Mcr，其中Mcr为构件的开裂弯矩)，也就是构件未开裂，处于弹性工作阶段。

第二阶段，带裂缝工作阶段(Mcr

第三阶段，钢筋屈服之后(M≥My，My为屈服弯矩)随着荷载的不断增加，受拉钢筋达到屈服强度fy之后，应力值保持不变，但应变增大很快，裂缝扩展和向上延伸，中和轴持续上移，受压区高度不断减小，裂缝截面压区混凝土受力仍小于其抗压强度fc，中和轴以下的大部分混凝土已经开裂。梁顶部中间位置混凝土破碎剥落，梁的承载力急剧下降而退出工作。

3 结 论

(1)FRP筋与氯氧镁混凝土间有良好的粘接性能，二者能共同受力，FRP树脂筋混凝土梁裂缝分布比较均匀，在梁界面应变基本符合平界面变化，在计算公式推导时可以认为梁截面应变符合平截面假定。

(2)FRP筋氯氧镁混凝土梁与钢筋混凝土梁相比裂纹开展较快，挠度变化较大，破坏为脆性破坏。在FRP筋氯氧镁混凝土梁破坏之前，已经出现了明显的弯曲变形，设计可以利用FRP筋的变形，使梁的破坏具有一定的延性。

氯氧镁混凝土梁和普通混凝土梁进行结构试验对比，结果表明氯氧镁混凝土具有与普通混凝土同样的结构力学性能，可以将氯氧镁混凝土应用于结构工程中。

[1] 赵方冉, 陈德鹏.氯氧镁水泥复合混凝土性能试验研究[J].房材与应用，2006，(1)：3-4.

[2] 关辉，吕建福，巴恒静.氯氧镁水泥耐水性的研究[J]. 哈尔滨工程大学学报, 2009,(9).

2015-05-22

U416.217

C

1008-3383(2015)09-0042-01