1、34 Industrial Construction Vol. 41， No. 8， 2011 工业建筑 2011 年第 41 卷第 8 期自密实混凝土双向板抗弯性能试验研究*孟志良1， 2孙建恒2王立保3( 1. 重庆大学材料科学与工程学院 ， 重庆 400045; 2. 河北农业大学城乡建设学院 ， 河北保定 071001;3. 华北电力大学科技学院 ， 河北保定 071051)摘 要 : 针对两个强度等级的混凝土 ， 制作了 6 块自密实混凝土和 2 块普通混凝土双向板 ， 通过试验研究了自密实混凝土双向板的抗弯性能 。结果表明 : 1) 自密实混凝土双向板极限荷载实测值与同强度等级普通
2、混凝土双向板极限荷载实测值相差不大 ， 且明显高于其理论计算值 ; 2) 两者的荷载 挠度曲线形状 、裂缝发展规律和破坏形态基本一致 ; 3) 自密实混凝土双向板裂缝宽度较小且分布均匀 。因此 ， 采用普通混凝土结构理论设计自密实混凝土双向板是安全的 。关键词 : 自密实混凝土 ; 抗弯性能 ; 极限荷载 ; 荷载 挠度曲线 ; 破坏形态THE EXPERIMENTAL RESEARCH ON THE BENDINGRESISITANCE OF SELF-COMPACTING CONCRETE DUAL-WAY SLABSMeng Zhiliang1， 2Sun Jianheng2Wang L
3、ibao3( 1 College of Materials Science and Engineering， Chongqing University， Chongqing 400045， China;2. College of Urban and Rural Construction， Agricultural University of Hebei， Baoding 071001， China;3. College of Science and Technology， North China Electric Power University， Baoding 071051， China)
4、Abstract : To study anti-bending properties of self-compacting concrete dual-way slabs， six self-compacting and twocorresponding ordinary concrete dual-way slabs of two different strength grade are made The results show that: 1) theexperimental data of limit load of self-compacting concrete dual-way
5、 slabs are close to those of the ordinary concretedual-way slab with same strength grade， and are obviously higher than their theoretical value; 2) the load-deflectioncurves， the crack development and the broken shapes of the two kinds of dual-way slabs are basically the same; 3)compared with ordina
6、ry concrete dual-way slabs， the cracks in self-compacting concrete dual-way slabs appear to bewith smaller width and spread more evenly Therefore， it is safe to design the self-compacting concrete dual-way slabaccording to the theory of ordinary concreteKeywords : self-compacting concrete; bending r
7、esistance; limit load; load-deflection curve; broken shape* 河北省科技攻关资助项目 ( 06213701D) 。第一作者 : 孟志良 ， 男 ， 1964 年出生 ， 教授 。E mail: mzhl888 126 com收稿日期 : 2011 03 18在保证混凝土质量前提下 ， 自密实混凝土可改善施工环境 ， 减少施工噪声 ， 提高施工效率 。因此 ，自密实混凝土的研究和应用引起了国内外普遍关注 。目前自密实混凝土的研究更多集中在原材料选择 、配合比设计 、拌合物工作性评定方法以及性能等方面 。对于自密实混凝土配筋构件力学性能的研
8、究较少 1 6， 而 C40 以下自密实混凝土配筋构件受力性能的研究基本上是空白 。因此 ， 为了确保自密实混凝土结构构件的承载能力 ， 使其设计和施工规范化 ， 急需开展这方面的研究工作 。本研究以同强度等级的普通混凝土双向板为对照对象 ， 对 C40 以下自密实混凝土双向板的力学性能展开试验研究 。1 试验概况1. 1 原材料及混凝土配合比选用鼎鑫 42. 5 普通硅酸盐水泥 ， 28 d 实测强度为 49. 2 MPa; 级粉煤灰 ; 细度模数为 2. 5 的河砂 ，级配良好 ; 粗骨料为 5 16 mm 连续级配碎石 ; UNF-5 高效减水剂和缓凝剂等 。采用直径为 6. 5 mm
9、的钢筋 ， 其屈服强度为 580 MPa， 抗拉强度为 600 MPa，弹性模量为 213GPa。1. 2 试件制作试验制作长和宽均为 2 000 mm、厚度为 60 mm的混凝土板 8 块 ， 其中普通混凝土板 2 块 ， 自密实混凝土板 6 块 。所有混凝土板配筋率相等 。各混凝土自密实混凝土双向板抗弯性能试验研究 孟志良 ， 等 35板编号 、实测尺寸和配筋如表 1 所示 。普通混凝土和 自密实混凝土配合比与 28 d 抗压强度如表 2 所示 。表 1 板的编号 、尺寸和配筋Table 1 Number， size and reinforcement of slabs编号 实测尺寸 /m
10、m 配筋 编号 实测尺寸 /mm 配筋SCC1 1 995 2 000 64 纵 ( 横 ) 6. 5 200 SCC4 2 000 2 000 60 纵 ( 横 ) 6. 5 200SCC2 1 995 1 997 57 纵 ( 横 ) 6. 5 200 SCC5 1 995 1 995 61 纵 ( 横 ) 6. 5 200SCC3 2 000 1 995 60 纵 ( 横 ) 6. 5 200 SCC6 1 995 2 000 59 纵 ( 横 ) 6. 5 200O 1 2 000 2 000 60 纵 ( 横 ) 6. 5 200 O 2 1 995 1 995 62 纵 ( 横 )
11、 6. 5 200表 2 混凝土配合比及抗压强度Table 2 Mix design and compressive strength of concrete试件编号强度等级混凝土配合比水泥 粉煤灰 砂 石 水 外加剂28 d 抗压强度 /MPaSCC1SCC3 C30 0. 65 0. 35 1. 63 1. 63 0. 40 0. 0095 42. 60O 1 C30 1. 00 0. 00 2. 09 2. 61 0. 55 0. 00 38. 50SCC4SCC6 C35 0. 68 0. 32 1. 46 1. 60 0. 40 0. 011 47. 50O 2 C35 1. 00
12、0. 00 2. 00 2. 49 0. 45 0. 00 47. 50注 : 外加剂为 UNF 5 高效减水剂和缓凝剂复合而成 。a固定支座 ; b滑动支座1垫板 ; 2角钢 ; 3分段加焊 ; 4钢管 ; 5限位钢筋图 1 支座构成示意Fig 1 Chart of the support structure1. 3 试验装置和主要研究内容采用 MU15 混凝土小型砌块砌成长度和宽度均为 1 810 mm围墙 ， 围墙上现浇截面尺寸为 190 mm 200 mm 的 C30 自密实混凝土梁作为试验台 。混凝土板四边由固定和滑动支座组成 ， 构成双向简支板 。固定支座由钢制垫板和角钢组成 ，
13、滑 ( 滚 ) 动铰支座由钢制垫板 、限位钢筋和钢管组成 。支座构成如图1 所示 。将板顶面划分成 5 4 加载网格 ( 尺寸为360 mm 450 mm) ， 用 280 mm 140 mm 150 mm( 长 宽 高 ) 、质量为 20 kg标准砝码进行分级加载 ， 并保证相邻两个网格间砝码相隔 50 150 mm，加载示意见图 2。在混凝土板底布置位移计和粘贴型号为 BX120 100AA 的应变片 ， 其具体位置如图3、图 4所示 ， 利用电脑自动采集系统对混凝土双向图 2 板加载示意Fig 2 Schematic chart of test loading注 :位移计位置 。图 3
14、板底位移计的布置Fig 3 Arrangement of the displacementmeters at the bottom of slabs36 工业建筑 2011 年第 41 卷第 8 期图 4 板底应变片的布置Fig 4 Arrangement of the straingauges at the bottom of slabs板底挠度和混凝土应变连续实时数据采集 。加载方案参照 GB 5015292混凝土结构试验方法标准 进行 。首先进行预加载 ， 预加载值为开裂荷载计算值的 70% 左右 ， 然后卸载 。在混凝土双向板开裂以前 ， 按每级荷载 400 kN 加载 ， 当接近计算
15、开裂荷载时 ， 每级荷载为 200 kN， 直至混凝土双向板开裂 。混凝土双向板开裂以后 ， 按每级荷载400 kN 加载 ( 不超过计算开裂荷载 20% ) ， 当接近极限荷载时 ， 每级荷载为 200 kN。每级荷载加载的持续时间为 10 min， 持荷过程中观测裂缝开展情况和变形情况并记录 。研究内容主要包括 : 1) 混凝土板开裂和极限荷载测定 ， 依据标准 GB 5015292 中的规定 ; 2) 不同荷载条件下 ， 混凝土板底挠度 ; 3) 不同荷载条件下 ， 板底混凝土应变值 ; 4) 裂缝发展及破坏形态 。2 试验结果及分析2. 1 承载能力混凝土双向板的开裂 、极限荷载实测值
16、及其理论计算值如表 3 所示 。自密实混凝土板开裂和极限表 3 混凝土双向板承载力试验值及其理论计算值Table 3 The Experimental loads and itstheoreticalloads of concrete dual-way slabs试件编号强度等级实测值 /( kNm 2)理论计算值 /( kNm 2)开裂荷载极限荷载开裂荷载极限荷载SCC1 C30 14 20 17 3 8 5 12 7SCC2 C30 13 96 18 5 8 5 12 7SCC3 C30 9 88 17 3 8 5 12 7SCC1SCC3 平均值 12 68 17 7 8 5 12 7O
17、 1 C35 11 73 19 1 7 9 12 5SCC4 C35 7 41 21 0 9 4 13 0SCC5 C35 13 96 21 6 9 4 13 0SCC6 C35 12 35 18 5 9 4 13 0SCC4 SCC6 平均值 11 24 20 4 9 4 13 0O 2 C35 12 96 19 7 9 3 13 1荷载的理论计算值是根据普通混凝土理论和自密实混凝土实测强度计算的 。从表 3 可以看出 :1) 同强度等级混凝土时 ， 自密实混凝土双向板中 SCC1、SCC2 和 SCC5 的开裂荷载实测值高于普通混凝土双向板 ， SCC3、SCC4 和 SCC6 的开裂荷载
18、实测值低于普通混凝土双向板 ; 自密实混凝土板中SCC4 和 SCC5 的极限荷载实测值高于普通混凝土双向板 ， SCC1SCC3 和 SCC6 的极限荷载实测值略低于普通混凝土双向板 。总体上来说 ， 自密实混凝土双向板的开裂和极限荷载实测值的平均值与同强度等级普通混凝土双向板实测值相差在 15% 以内 。2) 自密实混凝土双向板中 ， 仅 SCC4 的开裂荷载实测值低于其理论计算开裂值 ， 其余板的开裂荷载实测值均高于其理论计算开裂值 ， 且自密实混凝土双向板的开裂荷载实测值的平均值高于其理论计算值 ; 自密实混凝土双向板极限荷载实测值均明显高于其理论计算极限值 。因此 ， 充分说明自密实
19、混凝土板根据普通混凝土结构理论进行设计是安全的 。2. 2 荷载 挠度曲线O 1、SCC1SCC3( C30 强度等级 ) 和 O 2、SCC4SCC6( C35 强 度 等 级 ) 混 凝 土 双 向 板 荷载 挠度曲线如图 5 所示 。aO 1、SCC1SCC3; bO 2、SCC4SCC61O 1; 2SCC1; 3SCC2; 4SCC3; 5O 2;6SCC4; 7SCC5; 8SCC6图 5 O 1 和 SCC1SCC6 荷载 挠度曲线Fig 5 Load-deflection curves of O 1and SCC1SCC6自密实混凝土双向板抗弯性能试验研究 孟志良 ， 等 37
20、由图 5 可以看出 : 同强度等级自密实混凝土和普通混凝土双向板荷载 挠度曲线形状基本一致 。1) 从加载至混凝土双向板开裂 ， 普通混凝土双向板的荷载 挠度曲线的斜率最大 ， 表明随着荷载的增加 ， 混凝土双向板的挠度增加不多 。而自密实混凝土双向板荷载 挠度曲线斜率偏低 ， 说明自密实混凝土双向板刚度略低于同强度等级的普通混凝土双向板 。混凝土双向板开裂时 ， 各曲线均出现拐点 。2) 从开裂至破坏 ， 混凝土双向板荷载 挠度曲线的斜率有所降低 ， 说明混凝土双向板随着荷载增加 ， 挠度增长速度加快 。混凝土双向板破坏后 ， 其荷载 挠度曲线逐渐趋于平缓 ， 板的竖向变形增加较大 ， 而荷
21、载的变化不大 ， 表明两种混凝土双向板保持荷载的能力较强 、延性较好 。2. 3 裂缝分布和破坏特征由于试验过程中各板裂缝的发展趋势和破坏后裂缝的分布大致相同 ， 因此 ， 选取 O 2和 SCC4 进行分析 ， 其破坏后裂缝分布如图 6 所示 。图 6 中实线为混凝土双向板出现的裂缝 ， 所标数字对应于板顶面上施加的荷载值 ( kN/m2) ， 但不包括板的自重 。由图 6 可以看出 ， 各双向板的裂缝首先在板底跨中附近出现 ， 随着荷载的增加 ， 裂缝开始由跨中向四角方向扩展 ， 且数量不断增加 。当荷载增加到一定值时 ， 板底开始出现沿对角线方向的斜向裂缝 ， 裂缝数量明显增多 ， 宽度
22、也随之增大 。之后 ， 裂缝开展比较充分 ， 其数量也增加不多 ， 主要是宽度增大 ， 直至最后板发生由裂缝宽度控制的破坏 。试验卸载后 ， 在各板顶面角部均未发现有垂直于对角线方向的环形裂缝 。与普通混凝土双向板对比可知 ， 自密实混凝土双向板的裂缝宽度小且分布均匀 。3 结 语1) 从混凝土双向板的开裂荷载和极限荷载实测值大小来看 ， 自密实混凝土双向板与同强度等级的普通混凝土双向板各有高低 。但是自密实混凝土双向板开裂荷载和极限荷载实测值的平均值与同强度等级普通混凝土双向板相差在 15% 范围内 ， 且明显高于其理论计算值 。因此 ， 自密实混凝土双向板aO 2; bSCC4图 6 裂缝
23、分布Fig 6 The distribution of cracks完全可以满足工程中对混凝土板承载力的要求 。2) 自密实混凝土双向板的荷载 挠度曲线和裂缝分布与同强度等级的普通混凝土双向板基本一致 。参考文献 1 罗素蓉 ， 郑建岚 ， 王国杰 自密实高性能混凝土力学性能的研究与应用 J 工程力学 ， 2005， 22( 1) : 164 169 2 罗素蓉 ， 郑建岚 ， 王国杰 ， 等 自密实高性能混凝土结构的研究与应用 J 土木工程学报 ， 2005， 38( 4) : 46 52. 3 郑永阳 自密实高性能混凝土与钢筋粘结性能试验研究 D 长沙 : 中南大学 ， 2006 4 罗小
24、勇 ， 余志武 ， 聂建国 ， 等 自密实混凝土结构的应用研究 J 铁道学报 ， 2003， 25 ( 5) : 75 80 5 王清湘 ， 朱美春 ， 冯秀峰 型钢 方钢管自密实高强混凝土轴压短柱受力性能的试验研究 J 建 筑 结 构 学 报 ， 2005， 26( 4) : 27 31. 6 陈学文 自密实混凝土梁弯剪扭复合受力研究 D 长沙 : 中南大学 ， 2006.信 息 日前 ， 广东省企业联合会 、广东省企业家协会在广州珠江宾馆召开会议 ， 发布 2011 年广东省企业 500 强 名单 ， 坚朗荣获“2011 年广东省企业 500 强 ”称号 ， 在广东 500 强企业中排名第 276 名 。这是继坚朗 2010 年荣获 “2010 年广东省企业 500 强 ”后 ， 再次荣获此殊荣 。广东省作为中国经济第一强省 ， 企业数量之多冠列全国各省之首 ， 具有国际竞争优势和国内市场领导地位的大企业星罗密布 。广东企业 500 强 ， 是对企业实力的一种检验 。获得广东企业 500 强的荣誉 ， 是对企业取得成就的认可 。广东坚朗五金制品股份有限公司作为一家五金制造企业 ， 通过多年来的努力发展 ， 能够在如此竞争激烈的环境中获得“2011 年广东省企业 500 强 ”称号实属不易 。
