锈蚀钢筋与混凝土动态粘结性能的试验研究

本研究设计大尺寸柱式拉伸试件,通过电化学锈蚀方法使其快速锈蚀,用电液伺服动力加载系统进行动态拉伸试验.采用钢筋开槽内贴片的方法测量钢筋应变沿锚固长度的变化,外贴片测量混凝土外表面应变,并在加载端和自由端安装千分表量测两端滑移.基于动态拉伸试验结果,得出了锈蚀钢筋与混凝土粘结应力分布的时程变化规律;研究了锈蚀程度对粘结应力分布的影响规律;建立了动荷载下锈蚀钢筋混凝土的粘结滑移本构关系.     

重复荷载下混凝土中钢筋锚固长度的理论分析

为了研究重复荷载下混凝土中钢筋的临界锚固长度,首先运用粘结滑移基本微分方程,基于Balazs静载下局部粘结滑移本构关系推导了临界锚固长度理论解,分析了混凝土强度、保护层厚度和钢筋直径对静载下锚固长度的影响;然后基于Byung Hwan重复荷载下局部粘结滑移本构关系,根据粘结疲劳寿命基本理论,即当重复荷载下钢筋滑移量增长到静载最大滑移量时发生粘结疲劳破坏,推导了重复荷载下粘结锚固长度公式,分析了应力水平、应力循环次数对重复荷载下锚固长度的影响。研究表明：重复荷载下,由于粘结性能的退化,钢筋的临界锚固长度应有所增加,在低应力水平下,重复荷载次数对锚固长度影响不大,在高应力水平下影响明显。研究结果可为深入研究混凝土结构疲劳性能提供依据和方便。     

加速锈蚀与持续荷载对钢筋混凝土粘结性能的影响

为了研究锈蚀钢筋与混凝土的粘结性能,选择了 15块粘结区段带裂缝的钢筋混凝土梁式试件,进行了电加速锈蚀与持续荷载两种工况共同作用下的试验研究.通过弯曲粘结试验观察了梁式试件的破坏形态,得到了锈蚀钢筋与混凝土的粘结强度值与粘结-滑移曲线.试验结果表明,电加速锈蚀与持续荷载的工况条件显著降低了钢筋混凝土间的粘结强度,且锈蚀率越高、持续荷载越大,粘结强度就越小.在弯曲粘结试验中,梁式试件加载端滑移普遍大于自由端滑移,且滑移量随着梁式试件的持载等级与纵筋锈蚀率的提高而增大.     

再生混凝土与锈蚀钢筋间的粘结性能试验研究

为了探究再生混凝土结构的耐久性能,对5组不同钢筋锈蚀率(0~9%)的再生混凝土梁式试件进行加载试验。分析不同钢筋锈蚀率对再生混凝土梁式试件的钢筋应变、局部粘结应力、粘结滑移和极限粘结应力的影响。结果表明:钢筋锈蚀率大于3%时试件底部开始有细微锈胀裂缝出现;锈蚀率越大,荷载作用下钢筋应变沿锚固位置的变化曲线越平缓;局部粘结应力沿锚固段呈现出双峰分布,峰值主要集中在加载端和自由端附近;加载端附近位置滑移现象最先发生,远离加载端滑移现象延后;随着钢筋锈蚀率的增大,极限粘结强度先增加后降低,极限荷载下的滑移值增大。     

钢筋埋长对超高性能混凝土与钢筋黏结性能的影响

通过对15个中心试件进行拉拔试验,研究在不同钢筋锚固长度下超高性能混凝土与钢筋黏结性能之间的差异,包括极限拉拔荷载、极限黏结应力、自由端初始滑移荷载、峰值荷载对应的自由端滑移量与荷载-滑移曲线等。研究结果表明:(1)对于超高性能混凝土,随着钢筋锚固长度的增加,其极限拉拔荷载与自由端初始滑移荷载增加,极限黏结应力与峰值荷载对应滑移量减小,但当达到一定锚固长度后,自由端不再产生滑移量,直接发生钢筋被拉断的情况;(2)在钢筋直径为16 mm的情况下,当钢筋埋长达到一定程度后,已经无法发挥超高性能混凝土的优异性能,此时钢筋的锚固长度不再是影响黏结性能的主要因素;(3)建议用于测定超高性能混凝土与高强钢筋黏结强度的中心拉拔试件的合理锚固长度取4d。     

重复荷载作用下钢筋混凝土锚固端黏结性能试验研究

通过对23个钢筋混凝土试件的静载和重复荷载作用下拔出试验,研究了重复荷载作用下钢筋峰值应变和残余应变、自由端和加载端滑移发展特征,得到了重复荷载作用下黏结应力-滑移滞回曲线变化规律。运用试验测定的钢筋应变,计算了静载和重复荷载作用下锚固端黏结应力分布曲线,总结了重复荷载作用下峰值黏结应力、残余黏结应力变化特征,分析了锚固端黏结应力分布机理。研究结果表明：重复荷载作用后黏结强度并不受重复次数影响;重复荷载作用下,自由端、加载端峰值滑移量和残余滑移量发展均符合疲劳破坏的三阶段特征;当滑移量累积到静载作用下破坏时的峰值滑移量时,发生黏结疲劳破坏;随着重复次数的增加,黏结应力沿锚固长度的分布出现明显的双峰现象,最大黏结应力位于距离加载端和自由端约1/4锚固长度位置处。研究结果可为深入研究混凝土结构疲劳性能提供依据。     

往复荷载作用下锈蚀钢筋与混凝土黏结性能研究

采用梁式试件进行25次往复荷载(25%、45%和65%极限荷载)作用下锈蚀钢筋(理论锈蚀率为2%、4%和6%)混凝土间黏结性能试验研究。结果表明：钢筋混凝土梁式试件均发生劈裂破坏;钢筋混凝土间的滑移在前十个往复荷载循环周期内基本完成,而后试件加载前后滑移差逐渐缩小,滑移量基本不再增加;在试件所受荷载等级一定时,试件加载端与自由端钢筋混凝土间的滑移随着锈蚀率增加而增大;而控制纵筋的锈蚀率不变,试件纵筋与混凝土之间自由端和加载端的滑移量随着荷载等级的提高而增加明显;往复荷载等级对于试件滑移量的影响较钢筋锈蚀相比更加明显。     

玄武岩纤维混凝土与钢筋粘结锚固性能试验与分析

为了研究玄武岩纤维混凝土(BFRC)与钢筋粘结锚固性能,对18个中心拔出试件和9个梁式试件进行加载试验,获得各级荷载下加载端、自由端滑移量及钢筋应变,得到了粘结应力-滑移曲线和粘结应力沿锚固长度的曲线分布。试验结果表明:随着玄武岩纤维的掺入,钢筋与混凝土粘结锚固性能未表现出有利影响,极限粘结强度有所降低;掺入长度为25mm纤维的混凝土与钢筋的极限粘结强度优于掺入长度为15mm纤维的混凝土与钢筋的极限粘结强度;混凝土强度的提高有利于改善玄武岩纤维混凝土与钢筋粘结锚固性能,混凝土相对保护层厚度对粘结锚固性能影响不大;锚固钢筋的应变曲线整体呈下凹形,沿锚固长度逐渐递减;粘结应力沿锚固长度呈多峰曲线;基于试验数据建立的玄武岩纤维混凝土与钢筋粘结应力-滑移本构关系可以为玄武岩纤维混凝土的理论与工程设计提供参考依据。     

受腐蚀钢筋混凝土的粘结性能

钢筋只有通过与混凝土的粘结与锚固才能产生强度和延性。而钢筋的腐蚀 (锈蚀 )则会降低它与混凝土之间的结合效果。钢筋受腐蚀后体积增大 ,在混凝土中产生劈裂应力。因此 ,腐蚀与粘结有着紧密的交互作用。为评价不同程度的钢筋锈蚀所引起的粘结退化 ,在拉拔荷载下测定各种锈蚀率的试件 ,获得包括极限粘结强度和自由端滑移在内的粘结特性数据。试验结果及其分析可对混凝土结构耐久性的预测提供有意义的参考。     

粉煤灰混凝土黏结性能试验研究

通过对粉煤灰混凝土黏结试件的直接拔出试验和梁式试验,分析粉煤灰掺量、钢筋种类、钢筋直径、混凝土强度和混凝土保护层厚度等因素对黏结性能的影响。研究结果表明：粉煤灰掺量越大,加载端和自由端钢筋滑移量、加载端钢筋应变、黏结应力峰值越小;混凝土强度越高,自由端钢筋开始滑移时的荷载越大,加载端和自由端钢筋滑移量越小,加载端钢筋应变、黏结应力峰值越大;钢筋直径越大,加载端和自由端钢筋滑移量、加载端钢筋应变越小;与配置HRB335级钢筋的试件相比,配置HRB400级钢筋的试件自由端钢筋开始滑移时的荷载更大,加载端和自由端钢筋滑移量、加载端和自由端钢筋应变、所需的黏结长度更小,黏结应力峰值更大。     

锈蚀钢筋与再生混凝土间粘结性能试验研究

通过电化学加速锈蚀方法,获得了7组不同钢筋锈蚀率（0~7.62%）的C30再生混凝土拔出试件。采用RILEM TC9-RC标准,得到了不同钢筋锈蚀率下再生混凝土与钢筋之间的荷载-滑移曲线。分析了钢筋锈蚀率对再生混凝土与钢筋粘结滑移性能的影响。结果表明：在钢筋锈蚀率较小时,再生混凝土粘结试件发生拔出破坏;当钢筋锈蚀率超过1.4%时,粘结破坏形式转变为再生混凝土劈裂破坏;再生混凝土与钢筋之间的粘结强度退化与普通混凝土的粘结性能退化规律有相似之处,均有一个先上升后快速下降的过程;根据试验结果,建立了再生混凝土与锈蚀钢筋间粘结-滑移本构方程。图10表5参5     

锈蚀钢筋混凝土构件粘结性能的研究进展

综述了研究锈蚀钢筋与混凝土之间粘结性能的意义,对锈蚀钢筋与混凝土之间粘结性能的退化规律以及粘结损失对钢筋混凝土构件性能的影响等方面的研究进展进行了总结．     

锈胀开裂后钢筋混凝土粘结滑移本构关系研究

采用外加电流加速钢筋锈蚀的方法,控制试件表面不同锈胀裂缝宽度.在钢筋开槽、内贴应变片的半梁式粘结试验的基础上,根据实测结果和理论分析,获得不同试件锚固长度内粘结应力及钢筋混凝土相对滑移的分布规律,推导出τ-s关系沿锚固长度的变化规律,从而提出了不同锈胀程度下,反映这种变化规律的位置函数ψ(x),建立考虑锚固位置影响的锈后钢筋混凝土粘结滑移本构关系,为锈后钢筋混凝土构件的有限元分析计算提供依据.     

基于长度表征不均匀锈蚀钢筋力学性能研究

为研究锈蚀钢筋沿长度方向的锈蚀率变化规律及其对锈蚀钢筋力学性能的影响,对混凝土板中钢筋进行了电化学加速锈蚀试验.结果表明:通过控制混凝土密实度及浸泡方式,采用电化学加速锈蚀试验,可以得到沿截面及长度方向不均匀锈蚀的钢筋.锈蚀钢筋屈服荷载、极限荷载与微段最大锈蚀率有较大的相关性,且沿长度方向不均匀锈蚀参数随其平均质量损失率增加而增大.用微段最大锈蚀率计算得到的锈蚀钢筋屈服荷载预测值与试验值较为接近,可为相关研究提供参考.     

受硫酸盐腐蚀混凝土与钢筋黏结性能的研究

通过试验室加速腐蚀的试验方法,在对变形钢筋进行的拔出试验的基础上,得到了不同腐蚀程度的混凝土与钢筋的平均黏结强度与相对滑移的曲线,获得了硫酸盐腐蚀后混凝土与钢筋黏结性能随不同混凝土腐蚀程度的变化规律.结果表明:随腐蚀的进行,变形钢筋与腐蚀混凝土之间的极限黏结强度先增加后降低;同时,对受腐蚀混凝土进行了超声检测,得到了不同腐蚀时期混凝土的损伤层厚度,根据试验结果的统计分析,建立了极限黏结强度降低系数与损伤层厚度的数学表达式,给出了混凝土腐蚀后,钢筋与混凝土的黏结强度计算公式.     

胀裂后锈蚀钢筋与混凝土粘结性能退化规律的试验研究

采用外加电流加速钢筋锈蚀的方法 ,控制试件表面不同锈胀裂缝宽度 ,通过钢筋开槽、内贴应变片的半梁式试验 ,对锈后钢筋混凝土粘结滑移性能进行了研究 ,建立了考虑胀裂宽度影响的平均粘结应力 -滑移关系 ,给出了不同锈蚀胀裂宽度的粘结强度退化的规律。     

腐蚀钢绞线和腐蚀钢筋与混凝土的粘结性能对比

为了对比腐蚀钢绞线和腐蚀钢筋与混凝土的粘结性能,通过加速腐蚀和拉拔试验得到二者的粘结特征参数和腐蚀特征,并对其进行了对比研究。研究发现,腐蚀钢绞线和腐蚀钢筋由于表面特征及微观结构的不同导致了其粘结性能的不同,主要表现在:腐蚀钢绞线的抗蚀效应更加明显,腐蚀速度更快;腐蚀钢筋的粘结滑移曲线存在一个较为明显的强化阶段,而腐蚀钢绞线却在粘结力下降后出现了相当长的水平阶段;腐蚀钢筋的极限粘结强度相对于腐蚀钢绞线退化得更快,两者的粘结刚度退化速度大致相当,而无论腐蚀与否,钢绞线的粘结刚度和残余滑移都较钢筋大。     

盐冻融环境下钢筋混凝土黏结-滑移本构模型

为了探索盐冻融环境下钢筋混凝土的黏结-滑移性能及其本构模型,通过自主研制的双向受压型钢筋混凝土拉拔装置和钢筋铣槽内贴应变片的测试方法,对经历了盐冻融循环作用的钢筋混凝土试件进行中心拉拔试验.结果表明:随着盐冻融循环次数的增加,试件的极限黏结强度呈线性下降趋势,自由端起滑荷载逐渐减小,劈裂破坏时的自由端滑移量先减小后增大;加载初期黏结应力峰值靠近加载端,随着荷载的增加,黏结应力峰值向自由端移动,且随试件盐冻融损伤程度的增加,峰值移动趋势愈趋明显.结合理论分析,获得了试件的黏结应力和滑移量沿锚固长度分布规律,并在此基础上构建了盐冻融环境下考虑位置函数的钢筋混凝土黏结-滑移本构模型.所得结果可为寒区氯盐环境下钢筋混凝土构件的有限元分析和耐久性评估提供理论依据.     

锈蚀钢筋与混凝土粘结性能研究述评

本文简要阐述了锈蚀钢筋与混凝土粘结性能研究的重要意义 ,分别从钢筋锈蚀机理、锈蚀钢筋力学性能、锈蚀钢筋与混凝土粘结性能的研究现状等方面进行述评 ,并提出新的研究思路和研究方向。