早龄期钢筋混凝土柱高温后力学性能研究.pdf
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1、2 0 1 1年 第 1 1期 (总 第 2 6 5 期 ) Nu mb e r 1 1 i n2 0 1 1 ( T o t a l N o 2 6 5 ) 混 凝 土 Co n c r e t e 理论研究 T HEORET I CAL RES E ARCH d o i : 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 1 1 1 0 0 4 早龄期钢筋混凝土柱高温后力学性能研究 王磊 。袁广林,周立欣 ( 中国矿业大学 力学与建筑工程学院 ,江苏 徐州 2 2 1 0 0 8 ) 摘要: 通过试验研究了不同养护龄期( 1 4 、 2 8 d )
2、受高温后的钢筋混凝土柱在小偏心荷载下构件的承载力及变形退化规律。 结果表明: 养护龄期为 1 4 d 的柱高温后其相对抗压强度和残余抗压强度均大于2 8 d 龄期柱, 且柱的挠度和轴向变形增长幅度明显小于龄期为 2 8 d 柱的 增长幅度; 1 4 d 龄期的钢筋混凝土柱在常温下和 5 5 0 高温后测得的荷载一 挠度曲线及荷载一 轴向变形曲线都有明显的下降段, 而2 8 d 龄 期柱高温后的曲线下降段不完整。 这说明, 养护龄期为 1 4 d 的柱高温后残余强度、 延性均优于龄期为 2 8 d 的柱, 1 4 d 龄期的钢筋混凝土柱 耐火性能较好, 这些研究成果可为不同龄期钢筋混凝土结构受火
3、后的评估提供参考。 关键词: 早龄期;高温;钢筋混凝土柱;力学性能 中图分类号 : T U5 2 8 0 1 文献标 志码 : A 文章编号 : 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 1 ) 1 1 - 0 0 1 1 - 0 3 St ud y on t h e me ch ani c a l pr oper t y of e ar l y a ge c onc r e t e c ol umns a f t er hi gh t e m pe r a t ur e WANG Lc i N Gu a n g - l i n Z HOU Li - x i n ( S c h o o
4、l o f Me c h a n i c s a n d Ci v i l E n g i n e e r i n g , C h i n a U n i v e r s i t yo f Mi n i n g a n dT e c h n o l o g y , Xu z h o u2 2 1 0 0 8 , C h i n a ) Ab s t r a c t : T h e r e s i d u a l l o a d b e a r i n g c a p a c i t y a n d d e f o r ma t i o n d e g r a d a t i o n r u l
5、 e o f R C c o l u mn s a ft e r h i g h t e mp e r a t u r e we r e t e s t e d , a n d d i ff e r e n t ma i n t e n a n c e a g e s ( 1 4 、 2 8 d ) , l i a l e d e c e n t r a t i o n l o a d i n g we r e c o n s i d e r e d Th e r e s u l t i n d i c a t e d t h a t t h e r e l a t i v e and r e
6、 s i d u a l c o mp r e s s iv e s t r e n g t h o f t h e 1 4 d c o l um n we r e l a r g e r t h a n the 28 d c o l um n, me a n wh i l e the i nc r e a s e d a mp l i t ud e o f the d e fle c t i o n a n d a x i a l d e f o r ma t i o n wa s l e s s Th e l o a d d e fle c t i o n an d l o a d - a
7、xi a l d e fl e c t i o n c u r v e s o fthe 1 4 d c o l um n a t n o rm a l t e mp e r a t u r e an d 5 5 0 h i g h t e mp e r a tur e h a v e a ma r k e d d e c l i n e s e c t i o n, b u t t h e c u r v e o f t h e 2 8 d c o l u mn a f t e r h i g h t e mp e r a tu r e wa s i n c o mp l e t e T h
8、 e r e s i d u a l s t r e n g t h and d u c t i l i ty o f t h e 1 4 d c o l um n a f t e r h i g h t e m p e mt u r e we r e b e t t e r t h an t h e 2 8 d c o l u mnTh e 1 4 d a g e RC c o l u mn ha s a g o o d fir e r e s i s t a n t p e r f o rm anc e Th e s e r e s u l t s wi l l p r o v i d e
9、 r e f e r e nc e s f o r t h e d a ma g e ass e s s me n t o fc o n c r e t e s t r u c t u r e i n d i ffe r e n t a ge s a f t e r fir e Ke y wor ds : e arl y a g e ; h i t e mpe r a t u r e; RC c o l u mn; me c h ani c a l pr o p e r t i e s 0 引言 近年来, 随着建筑施工工地火灾的频繁发生 , 导致早龄期 混凝土材料和构件遭受高温损失 , 因此,
10、 必须对火灾后混凝土 材料与结构的损伤状况和承载能力进行评估, 所以开展早龄期 混凝土材料高温力学性能的研究具有重要意义。 目前, 有关早龄 期混凝土的研究主要包括: 混凝土的强度发展变化 、 应力一 应 变曲线分析3 、 早龄期混凝土的收缩变形H 、 断裂研究嘲 等 , 而 对于早龄期混凝土高温性能的研究 比较少, 且主要集中在材料 方面 9 _ m 】 , 尚未见到有关早龄期构件高温后性能的报道。 针对 上述不足, 本试验对早龄期钢筋混凝土柱经受高温后的力学性 能进行了研究, 探讨了高温龄期对其承载力及变形性能的影响, 研究结果可为早龄期混凝土结构受火后性能的分析评价提供 参考 。 1 试
11、验概 况 1 1 试 件 的制作 与分 组 混凝土设计强度 C 2 5 , 碎石骨料, 粒径为 5 - 2 0 n H n , 采用 P O 3 2 5 级水泥, 混凝土配合比为 : I : 0 5 0 : 1 2 9 : 2 6 0 ( 水泥: 水: 砂: 收稿日期:2 0 1 1 _ J 0 5 - o 8 基金项目:国家自然科学基金( 5 9 9 7 8 0 0 8 ) 石) , 实测 2 8 d抗压强度 2 6 1 7 MP a 。 柱高 1 8 0 0 r n n l , 在每根柱 的端部预埋 1 0 r n l T l 厚的钢板, 以避免因应力集中产生的局部受 压破坏。 柱中部截面
12、尺寸为 1 0 0 m mx l 5 0 1 1 1 1 1 , 端部牛腿截面尺 寸为 1 0 0 m mx 3 0 0 mi ll , 钢筋保护层厚度为 2 0 m l n 。 试验共制作 4根柱, 其中2根进行高温试验, 2根作为常温下的对比柱, 具体 分组见表 1 。 试验柱采用对称配筋 , 具体尺寸及配筋情况如图 1 所示。 表 1 试验柱( 0 =- 4 0mm) 编号 注: 试件编号中, s 一 室温, T 一 温度( 5 5 0 ) , d 一 养护龄期。 1 2 试 验设备 采用中国矿业大学建筑结构与材料实验室研发的 G WD 0 1 型高温加热炉 , 额定功率 1 2 k W
13、, 最高加热温度 1 1 0 0, 升温 速率 1 O m i n , 加热到 5 5 0 后保持恒温 9 0 m i n 。 加载设备为 P WS 5 0 0 型电液伺服机, 采用单调静力加载制 图 1 钢 筋混凝 土柱截面尺寸及配筋( 单位 : mm) 度, 每级荷载取 1 0 k N, 使用“ Y E 2 5 3 9高速静态应变仪” 进行数 据采集, 钢筋混凝土柱的跨中挠度和轴向变形采用 Y HD 1 0 0型 位移计测量。 2试 验 过 程 2 1 柱的加 热试 验 采用 GWD- 0 1 型加载柱高温炉按设定的加热制度对不同 龄期的钢筋混凝土柱进行四面加热, 柱牛腿部位用石棉做好保
14、温。 达到预定温度后将钢筋混凝土柱从高温炉中取出, 在室温下 自然冷却后加载 , 取出的试验柱加热部位呈暗红色, 且加热面 出现较多的裂纹。 试验柱内部温度通过柱内部埋置的热电偶得 到, 试验柱加热示意图和柱内部热电偶布置分别见图2 、 3 1 1 。 图 2 柱加热示意 图 I 图 3 柱截面热电偶布置 ( 单位 : mm) 2 2 柱的加 载试 验 加载试验在 P WS 5 0 0型电液伺服试验机上进行, 采用圆滚 轴支座加载。 试件两端设置由高强钢材制成的加荷板, 其上设有 凹槽, 与圆滚轴相吻合。 为了较为准确测量试件的变形 , 分别在 柱子的两端、 跨中布置 3块位移计 , 用来测量
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