凍融循環(huán)作用后變形鋼筋與混凝土粘結性能退化研究

２００７年第８期（總第２１４期） ｎｕｍｂｅｒ８ｉｎ２００７（ｔｏｔａｌｎｏ．２１４） 混凝土 ｃｏｎｃｒｅｔｅ 王海超１，何世欽２，貢金鑫３ （１．山東科技大學土木建筑學院，山東青島２６６５１０；２．清華大學土木水利學院，北京１０００８４； ３．大連理工大學土木水利學院，遼寧大連１１６０２３） ａｂｓｔｒａｃｔ：ｔｈｅｄｅ－ｉｃｉｎｇｓａｌｔｉｎｄｕｃｅｄｓｕｒｆａｃｅｓｃａｌｉｎｇｏｆｃｏｎｃｒｅｔｅ．ｔｈｅｓａｌｔｓｏｌｕｔｉｏｎｃｏｕｌｄａｌｓｏｃａｕｓｅｒｉｏｕｓｃｏｒｒｏｓｉｏｎｏｆｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ．ａｓａｒｓｕｌｔ， ｔｈｅｃｒａｃｋｉｎｇａｌｏｎｇｔｈｅｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔａｐｐａｒｅｄａｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｏｆｏｎｃｒｅｔｅａｎｄｈｅｂｏｎｄｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｂｅｔｗｅｅｎｃｏｃｒｅｔｅａｎｄｒｉｎｆｏｒｃ

[收稿日期]　2000-04-10 銹蝕鋼筋與混凝土粘結性能研究述評 梁發(fā)云1,　陳龍珠2 (11上海交通大學建筑工程與力學院,上?！?00030;　21浙江大學建工學院防災工程研究所,浙江杭州　310027) [摘　要]　本文簡要闡述了銹蝕鋼筋與混凝土粘結性能研究的重要意義,分別從鋼筋銹蝕機理、銹蝕鋼筋力學性能、銹 蝕鋼筋與混凝土粘結性能的研究現狀等方面進行述評,并提出新的研究思路和研究方向。 [關鍵詞]　鋼筋銹蝕;　混凝土;　粘結性能;　述評 [中圖分類號]　tu5281571　　　[文獻標識碼]　a　　　[文章編號]　1002-3550(2000)09-0052-04 1　銹蝕鋼筋與混凝土粘結性能研究的意義 自波特蘭水泥問世以來,鋼筋混凝土結構在土木 工程中得到廣泛的應用。

鋼筋與混凝土之間的粘結作用是鋼筋混凝土結構最基本的結構理論，是鋼筋混凝土能夠共同承受荷載作用的主要原因。國內外的很多學者通過不同的實驗方法、理論分析方法對鋼筋混凝土之間的粘結作用進行了研究。影響鋼筋與混凝土之間粘結作用的主要因素有：混凝土強度、鋼筋類型、保護層厚度、錨固長度等。

鋼筋與混凝土粘結性能的研究進展——針對鋼筋與混凝土之間的粘結性能，通過對近年來國內外相關文獻的研究，從試驗方法、本構關系、高強混凝土和frp筋的運用四個方面敘述了粘結性能的研究進展，以期為進一步研究奠定基礎。

通過對69個試件的拉拔試驗來探討陶?；炷僚c變形鋼筋之間的粘結錨固性能.根據試驗結果統(tǒng)計回歸得到粘結錨固的極限強度公式.試驗也為有關規(guī)程的修訂提供了依據.

鋼筋混凝土粘結性能分析 王星 摘要：鋼筋混凝土是由鋼筋與混凝土這兩種特性完全不同的材料組 成，其作為一種非均質的整體材料，必須保證鋼筋與混凝土之間有可靠 的粘結和錨固。只有兩者之間有可靠地粘結，才能在鋼筋與混凝土交界 面處實現應力傳遞，從而建立起結構承載所必須的工作應力。 關鍵詞：鋼筋；混凝土；粘結性 一、粘結機理 對鋼筋同混凝土間粘結機理的研究，一般借助拉拔實驗進行。由于 鋼筋表面形狀的不同，光圓鋼筋與變形鋼筋同混凝土間的極限粘結強度 相差很大，并且粘結機理、鋼筋滑移量及破壞形態(tài)也各有不同。 1、光圓鋼筋的粘結機理 由于鋼筋同混凝土間的膠著強度很小，在小鋼筋應變下，就足以產 生使膠著力失效的局部滑動。一旦出現相對滑移，鋼筋同混凝土脫開， 粘結力就有摩擦咬合作用來承擔。在加載過程中，相對滑動由加載端逐 步向自由端發(fā)展，膠著長度不斷變小，應力峰值內移，最終鋼筋被拔出， 而混凝土一般不

凍融循環(huán)作用下新老混凝土粘結的劈拉性能試驗研究

銹蝕鋼筋與混凝土粘結性能的試驗研究——通過對不同銹蝕量的光面鋼筋和變形鋼筋進行拔出試驗，得到了兩種鋼筋與混凝土的粘結性能隨著不同鋼筋銹蝕量的變化規(guī)律；根據試驗結果的統(tǒng)計分析，給出了兩種鋼筋銹蝕后與混凝土的粘結強度計算公式；最后，還給出了銹蝕鋼...

光圓鋼筋與混凝土的粘結性能在實際的工程中會受到側向拉壓組合力的影響,本文通過對39個光圓鋼筋混凝土試件進行拉拔試驗,測試試件在受到不同側向拉壓組合力情況下的破壞過程并得出粘結滑移曲線,發(fā)現無論是否存在側向拉壓組合力,試件均發(fā)生拔出破壞,粘結滑移曲線卻有很大區(qū)別,將曲線進行對比并從理論層面探究其產生根源。

錨筋預埋件是一種常規(guī)預埋件,也是鋼混結構中的主要節(jié)點,它在建筑幕墻、隧道等諸多工程中均有較大的應用。鋼筋與混凝土的粘結性能是鋼筋混凝土組成復合構件的前提條件,也較大地影響著鋼筋混凝土節(jié)點處結構的耐久性能。研究分析了國內外一些學者的研究成果,介紹了鋼筋與混凝土粘結性能的相關機理并總結出一些影響因素,從火災、銹蝕、鹽凍3個方面的條件分別闡述各自對鋼筋與混凝土粘結性能的影響以及粘結性能退化機理,做出了較為完整的綜述性總結。

將碳纖維和鋼纖維同時添加到混凝土中形成混雜纖維增韌混凝土,采用鋼筋對剖開槽貼片的方法,進行了鋼筋有效粘結區(qū)長度分別為8d,12d,24d(d為鋼筋直徑)的粘結性能試驗研究。根據試驗結果,分析了由于粘結長度的不同以及裂縫的開展對于粘結應力和滑移分布規(guī)律的影響,給出了裂縫間粘結應力分布規(guī)律的表達式以及滑移沿試件長度分布規(guī)律的表達式。建立了混凝土與變形鋼筋粘結應力和滑移沿試件長度分布規(guī)律的表達式。推導了實用的荷載、試件長度以及加載端滑移三者間的關系表達式。

混凝土凍融損傷破壞是我國東北部寒冷地區(qū)建筑物老化危害的主要問題之一,凍融循環(huán)作用導致混凝土內部產生損傷,并且隨著凍融循環(huán)作用次數的增加混凝土質量損失增大,抗壓強度與劈裂抗拉強度下降;鋼筋與混凝土之間的粘結強度將會隨著凍融循環(huán)次數的增加而逐漸下降：22mm鋼筋試件極限粘結強度由凍融循環(huán)作用0次的8.68mpa降低到凍融循環(huán)作用50次的2.57mpa,18mm鋼筋試件極限粘結強度由凍融循環(huán)作用0次的10.92mpa降低到凍融循環(huán)作用50次的4.23mpa,14mm鋼筋試件極限粘結強度由凍融循環(huán)作用0次的12.80mpa降低到凍融循環(huán)作用50次的6.21mpa;鋼筋在混凝土內部的滑移量逐漸增大,22mm鋼筋滑移量由0.402mm增大到1.205mm,18mm鋼筋滑移量由1.070mm增大到1.823mm,14mm鋼筋滑移量由1.370mm增大到2.035mm,嚴重影響建筑物的長期使用和安全運行。

混凝土凍融損傷破壞是我國東北部寒冷地區(qū)建筑物老化危害的主要問題之一,凍融循環(huán)作用導致混凝土內部產生損傷,并且隨著凍融循環(huán)作用次數的增加混凝土質量損失增大,抗壓強度與劈裂抗拉強度下降;鋼筋與混凝土之間的粘結強度將會隨著凍融循環(huán)次數的增加而逐漸下降:22mm鋼筋試件極限粘結強度由凍融循環(huán)作用0次的8.68mpa降低到凍融循環(huán)作用50次的2.57mpa,18mm鋼筋試件極限粘結強度由凍融循環(huán)作用0次的10.92mpa降低到凍融循環(huán)作用50次的4.23mpa,14mm鋼筋試件極限粘結強度由凍融循環(huán)作用0次的12.80mpa降低到凍融循環(huán)作用50次的6.21mpa;鋼筋在混凝土內部的滑移量逐漸增大,22mm鋼筋滑移量由0.402mm增大到1.205mm,18mm鋼筋滑移量由1.070mm增大到1.823mm,14mm鋼筋滑移量由1.370mm增大到2.035mm,嚴重影響建筑物的長期使用和安全運行。

鋼筋與混凝土的粘結性能的好壞對實際工程中有著重要的作用.影響鋼筋與混凝土粘結性能的因素有很多,比如鋼筋直徑,鋼筋錨固長度,鋼筋保護層厚度以及鋼筋的銹蝕情況等.在普通的混凝土與鋼筋粘結性能的研究中,已總結出了很多成熟的規(guī)律.但是對鋼筋和活性粉末混凝土的粘結性能的研究相對比較少,缺乏具體的規(guī)范.現主要通過握裹力實驗,研究鋼筋直徑與粘結性能的關系.通過實驗得出一些結論:鋼筋和活性粉末混凝土的粘結強度比普通混凝土和鋼筋的粘結強度大很多,滑移曲線也有更好的延性.此外研究發(fā)現粉末混凝土相比普通混凝土有著更好的抗裂性能.這些結論為以后相關設計提供參考.

反復荷載可導致鋼筋與混凝土之間粘結的嚴重退化,尤其在混凝土中的鋼筋受到腐蝕后。試驗研究了不同腐蝕率的鋼筋腐蝕對反復荷載作用下的粘結-滑移特性的影響。研究參數包括鋼筋腐蝕率和側向約束。先用加速腐蝕方法將埋置于混凝土中受側向約束和無側向約束的鋼筋腐蝕至不同的腐蝕程度,再測定其在反復荷載作用下的粘結應力-滑移特性。試驗結果顯示,較低的鋼筋腐蝕有助于減小反復荷載作用下粘結損失的幅度,但這種影響隨著腐蝕率增大而減弱。卸載階段的粘結應力水平僅為加載階段的3/4。較之于受約束試件,無約束試件的粘結強度隨腐蝕率減小更為顯著。建立了粘結退化率來表示荷載作用下的粘結損失。較高腐蝕率主要在前5個加載循環(huán)引起較大的粘結退化,腐蝕的影響隨荷載作用而減弱,同時,反復荷載作用下的粘結應力-滑移曲線與加載歷史有關。

為研究帶肋鋼筋與混凝土之間的粘結破壞機理,揭示鋼筋肋外形對粘結性能的影響,建立了鋼筋混凝土的三維細觀數值模型.該模型基于ansys參數化設計語言,在混凝土細觀模型的基礎上加入鋼筋,通過界面單元細分和材料屬性判別生成各細觀相單元.分別建立了月牙肋鋼筋和螺紋鋼筋拉拔試件模型,模擬拉拔試驗中粘結的破壞過程,分析了混凝土損傷破壞區(qū)域的分布和鋼筋肋紋處的應力狀態(tài).結果表明,月牙肋鋼筋與混凝土的粘結強度略低于螺紋鋼筋,但破壞時其肋間混凝土的應力集中現象緩和,損傷程度較輕;數值模擬的粘結應力和鋼筋滑移量與試驗結果吻合,說明所建立的模型可用于模擬鋼筋與混凝土的粘結性能.

正確評估frp(fiberreinforcedpolymer)加固對腐蝕鋼筋與混凝土粘結性能的影響是確定frp加固效果的重要問題之一.本文采用外加電流加速腐蝕法對96個預埋鋼筋的試件進行腐蝕,腐蝕完成后橫向包裹2層單向碳纖維布;通過拉拔試驗研究了碳纖維布加固、鋼筋種類、保護層厚度及腐蝕率對腐蝕鋼筋與混凝土粘結性能的影響規(guī)律,探討了拉拔破壞機理.研究表明:(1)碳纖維布約束使螺紋鋼筋試件破壞模式由混凝土劈裂破壞轉變?yōu)殇摻畎纬銎茐?(2)鋼筋種類、保護層厚度是影響鋼筋峰值粘結強度的主要因素,螺紋鋼筋試件的峰值粘結強度約為光圓鋼筋的2倍;(3)當實際腐蝕率小于5%時,碳纖維布約束對提高鋼筋峰值粘結強度作用較小,腐蝕試件峰值粘結強度與未腐蝕試件峰值粘結強度之比(簡稱比峰值粘結強度)提高約5%—7%,但碳纖維布約束使拉拔全曲線下降段變得平緩,粘結應力維持在較高的水平;(4)當實際腐蝕率大于5%時,腐蝕試件的峰值粘結強度隨著腐蝕率增大逐步降低.

本文采用鋼筋開槽，內貼電阻片的方法，探討了變形鋼筋在陶業(yè)混凝土中的粘結應力分布，為用有限元法進一步分析鋼筋陶粒混凝土結構的非線性性能提供了條件。

影響鋼筋與混凝土的粘結性能的因素有許多種,而粉煤灰混凝土作為目前最常用的粉末性活性混凝土,研究二者的粘結性能是有著非常重要的實際意義。本文主要討論鋼筋直徑與粉煤灰混凝土粘結性能的關系,為土木工程的相關設計運用提供一些有價值的參考意義。

研究了鋼筋直徑對粉煤灰混凝土與鋼筋粘結性能的影響.結果表明:鋼筋與粉煤灰混凝土的粘結性能隨著鋼筋直徑的減小而加強;同一外荷載作用下,鋼筋直徑為18mm的試件鋼筋應變值比鋼筋直徑為22mm的試件大;鋼筋直徑為18mm的試件應力峰值的漂移更明顯.

交通運輸工程與信息學報第8卷第3期2010年9月journaloftransportationengineeringandinformationno.3vo1.8sept.2010 收稿日期：2009-10-20. 作者簡介：沈新(1986-)，男，江蘇淮安人，東南大學道路與鐵道工程系碩士研究生，主要研究方向為路基路面工程新結構 與新材料。 124 玄武巖纖維（bfrp）筋與 混凝土粘結性能試驗研究 沈新顧興宇陸佳穎 東南大學，交通學院，南京210096 摘要：玄武巖纖維筋是一種新型的復合材料，具有強度高、耐腐蝕等特點，用它代替混凝土路面結構中 的鋼筋，可解決因雨水進入引起的連續(xù)配筋混凝土路面鋼筋銹蝕問題。玄武巖纖維筋與混凝土的粘結性能， 是影響其推廣應用的關鍵技術之一。本文運用18

纖維增強塑料是一種高強、輕質、耐腐蝕、耐疲勞的新型復合材料,近年來,纖維增強塑料代替鋼筋與預應力鋼筋被廣泛應用與混凝土結構之中,本文通過對12個150mm×150mm×150mm混凝土與gfrp筋粘結試件的試驗研究,研究了gfrp筋直徑及混凝土強度對粘結強度的影響,總結了粘結性能隨埋長、纖維類型及表面形式的變化規(guī)律。