后掺骨料混凝土与钢筋粘结性能的研究

通过42个试件的拉拔试验来探讨变形钢筋与后掺骨料混凝土的粘结性能影响,分析了后掺率、保护层厚度、锚固长度、钢筋直径和配箍率等因素对后掺骨料混凝土粘结强度的影响,根据试验结果统计回归得到粘结锚固的极限强度公式。研究表明,后掺骨料混凝土的粘结破坏形态与普通混凝土相似,与普通混凝土相比,后掺骨料混凝土的粘结强度有所提升,并在后掺率为20%时,混凝土的粘结强度最大。     

不同保护层厚度下微锈蚀钢筋混凝土粘结性能梁式试验研究

采用稳压恒流电源对钢筋进行加速锈蚀,通过法拉第定律控制锈蚀量,对微锈蚀钢筋混凝土梁式试件进行粘结性能试验研究,并依据试验结果开展理论分析。试验测量了试件角部的钢筋和底边中部的钢筋在不同保护层厚度下的钢筋各点的应变,由测得应变,通过微段平衡求解出各测点的粘结应力。根据各测点的粘结应力拟合出粘结应力沿整个锚固长度的变化曲线。并结合试件自由端的荷载－滑移曲线分析保护层厚度、钢筋位置、锈蚀程度对试件粘结性能的影响。试验结果表明,钢筋的轻微锈蚀提高了试件的极限粘结强度,但使粘结应力沿锚固长度的分布更不均匀,降低了锚固长度的利用率;另外,位于梁底中部钢筋的粘结强度要高于位于梁底角部钢筋,同时,保护层厚度的增加有利于粘结强度的提高。     

钢筋-地聚合物混凝土黏结性能研究

地聚合物混凝土是一种绿色低碳的新型建筑材料,因其耐高温、高早强、低反应热等特点,近十年受到了国际学术界和工程界的广泛关注。在与普通混凝土进行对比的基础上,通过钢筋拉拔试验研究了地聚物混凝土与钢筋的黏结性能,探讨了黏结长度等参数对黏结性能的影响。研究表明:与普通混凝土相比,地聚合物混凝土可以更好地传递钢筋的应力;传递相同的荷载,地聚合物混凝土比普通混凝土需要更小的混凝土保护层厚度和黏结长度;钢筋在地聚合物混凝土中的锚固性能具有加载速率敏感性,随着加载速率的提高,地聚合物混凝土与钢筋的黏结强度、破坏能耗均显著提高,但该敏感性随着黏结长度的增大而减弱。在分析试验数据基础上,提出了地聚合物混凝土与钢筋黏结强度的表达式,并提出了地聚合物混凝土结构设计建议。     

纤维聚合物筋混凝土的粘结机理及锚固长度的计算方法

通过利用拉拔试验和梁式试验得到的纤维聚合物筋与混凝土粘结性能的试验结果，探讨了混凝土强度、锚固长度、纤维聚合物筋直径、混凝土浇筑深度对粘结性能的影响，比较了纤维聚合物筋混凝土与钢筋混凝土的粘结性能，分析了纤维聚合物筋与混凝土之间的应力传递机理。最后，提出了可用于指导设计的计算纤维聚合物筋锚固长度的公式。     

早龄期混凝土中锚杆锚固 强度试验研究

通过对混凝土中锚杆进行拉拔试验,研究并分析锚杆锚固直径、锚固长度及混凝土龄期与锚固强度的关系。实验结果表明：锚固力随混凝土龄期的增长呈非线性增长趋势,但增长速度逐渐减慢,并趋于稳定;锚杆的锚固力随锚杆直径、锚固长度增加而增大。但在混凝土早龄期锚杆直径对锚固力影响并不明显,应重点考虑混凝土强度增长确定合理的锚固长度。试验结果和理论分析为改善衬砌结构的受力状态、优化拆模时间提供了参考依据。     

基于断裂力学的钢筋混凝土保护层锈胀开裂模型

本文基于钢筋均匀锈蚀时混凝土的开裂试验现象建立了混凝土保护层开裂的计算模型,考虑了混凝土和钢筋的实际变形情况以及混凝土界面中的原始裂纹与缺陷,裂纹在钢筋锈蚀膨胀作用下的起裂、扩展情况,利用断裂力学和弹性力学得到了混凝土保护层开裂时钢筋的膨胀力和均匀锈蚀率的理论预测模型.分析了影响钢筋锈胀开裂的诸多因素,认为混凝土保护层厚度的增加、混凝土材料界面相的加强、混凝土断裂韧度的提高和钢筋直径的变小都有利于钢筋混凝土结构耐久性的提升.理论模型计算结果与试验数据的对比表明,本文模型可用于混凝土亮中钢筋锈蚀胀裂的预测.     

考虑黏结滑移的型钢混凝土弧形门闸墩型钢锚固长度研究

为探讨确定型钢混凝土弧形门闸墩型钢锚固长度的方法,在以往研究型钢混凝土黏结性能试验成果的基础上,建立了型钢混凝土闸墩的型钢与混凝土黏结滑移本构关系,并参照黏结型锚杆的"中性点"理论来定义型钢的锚固段,建立了型钢混凝土闸墩有限元模型,分析不同的型钢锚固长度对闸墩工作性能影响。通过运用模拟退火算法准则结合ANSYS软件自带的参数化设计语言(APDL)编写程序,求解以混凝土强度、型钢配钢量和保护层厚度为影响因素的型钢混凝土闸墩型钢的最短锚固长度。研究表明:以闸墩型钢受拉屈服和锚固失效同时出现为限定条件,通过回归分析建立的以闸墩混凝土强度、型钢配钢量和混凝土保护层厚度为变量的型钢锚固长度下限计算公式是基本合理的。     

冻融环境下钢筋与再生混凝土粘结性能及界面损伤研究

为了揭示冻融环境下钢筋与再生混凝土的粘结破坏机理及其影响因素,对冻融环境下钢筋与再生混凝土的界面粘结试验进行数据统计后,利用几何损伤理论建立粘结退化模型,引入指数函数对损伤滑移曲线进行拟合后,建立冻融环境下钢筋与再生混凝土的粘结滑移损伤本构关系;并从能量损伤的角度分析界面粘结耗能,定义粘结能量因子以量化不同冻融循环次数下界面粘结性能的变化情况。研究表明:当再生骨料取代率为0%和100%时,试件粘结能量相近,且均大于再生骨料取代率为30%和60%的试件粘结能量。在相同再生骨料取代率下,粘结能量因子随冻融循环次数的增加呈减小趋势,耗能能力明显下降;在相同冻融循环次数下,随着再生骨料取代率的增加,粘结能量因子呈先增大后减小趋势,再生骨料取代率为30%时,耗能能力最优。研究成果可进一步完善再生混凝土基本理论体系,并为再生混凝土在实际工程的应用提供参考。     

钢筋锈蚀导致混凝土构件保护层胀裂的全过程分析

本文描述了从钢筋锈蚀开始直至因钢筋锈蚀而导致混凝土保护层胀裂的整个过程，包括铁锈自由膨胀阶段、混凝土保护层受拉应力阶段和混凝土保护层出现胀裂裂缝阶段，总锈蚀深度是3个阶段深度之和。据此，建立了混凝土保护层胀裂时钢筋锈蚀深度的计算模型，以计算该时刻的钢筋锈蚀深度。分析了影响混凝土保护层胀裂时钢筋锈蚀深度的各个因素，包括混凝土水泥石毛细孔的体积、混凝土保护层的厚度、钢筋直径和铁锈膨胀率。与已有的试验结果对比表明。本文建立的混凝土保护层胀裂时钢筋锈蚀深度的计算模型，与试验结果符合较好。     

高强再生混凝土力学性能试验研究

通过试验研究了再生骨料取代率、矿物掺合料、钢纤维和养护方法对再生混凝土性能的影响。试验结果表明,随着再生骨料取代率的增大,再生混凝土的抗压强度和静弹性模量逐渐降低,本试验最佳骨料取代率为60%;矿物掺合料能提高再生混凝土的后期强度,但对前期强度降低较多;钢纤维能提高再生混凝土的抗压强度和静弹性模量;养护条件对再生混凝土的抗压强度影响比普通混凝土小。     

CFRP筋黏结型锚具承载力评估试验与理论研究

为探究土木工程中碳纤维增强复合材料(CFRP)筋黏结型锚具的内部力学行为,实现黏结型锚具的优化设计,建立了黏结型锚具承载力预测模型,给出了临界锚固长度计算方法,并通过CFRP筋-锚具拔出试验获得了锚固区筋-黏结介质界面残余黏结力与界面径向压应力的关系式。针对CFRP筋直径和锚固界面径向压应力对锚具计算承载力和临界锚固长度的影响进行了评估。研究结果表明:当黏结界面径向压应力在0~160 MPa范围内时,拔出试验最大拔出拉力、界面最大黏结力及界面残余黏结力随着界面径向压应力增加总体呈线性增加,其中,残余黏结力可达20. 5 MPa。锚具计算承载力随CFRP筋直径或径向压应力增加而呈线性增加,而临界锚固长度随径向压应力增加逐渐减小。对于10mm直径微压纹表面形式CFRP筋黏结型锚具,当界面径向压应力为150 MPa,锚固安全系数为1. 5时,其临界锚固长度为427 mm。     

钢筋混凝土柱轴心受压性能及尺寸效应的细观数值研究

钢筋混凝土构件的尺寸效应行为根源于两个方面:(1)混凝土材料本身的非均质性导致的尺寸效应;(2)钢筋/混凝土相互作用力学行为的高度复杂性导致的尺寸效应。考虑混凝土细观结构非均质性的影响,假定钢筋与混凝土之间完好粘结,建立了钢筋混凝土柱轴心受压加载下力学特性及破坏行为研究的细观尺度力学分析模型。首先通过对混凝土试件受压力学特性试验的模拟,采用反演法确定了各细观组分的力学参数;进而,对某钢筋混凝土柱轴心受压损伤破坏行为进行了宏/细观尺度数值模拟,并初步探讨了钢筋混凝土构件名义轴心压缩强度的尺寸效应规律。本文细观数值结果与试验结果的良好吻合,验证了建立的钢筋混凝土构件层次尺寸效应研究的细观分析方法的合理性。     

火灾后再生混凝土型钢构件力学性能研究

针对国内废弃混凝土循环利用率低的问题,本文通过对再生骨料混凝土的研究,结合H型钢混凝土柱刚度大、承载力高、抗震性能好等特点,制备了H型钢再生混凝土(H-RC)柱,对其火灾后的粘结性能及轴压性能展开分析研究。研究结果表明:随再生细骨料(RFA)替代率的提高,再生混凝土立方体抗压强度逐渐降低;试件的质量损失率随着RFA取代率的增加而逐渐增大,同时构件的火灾抗裂性能降低。试件的受火温度越高,质量损失越严重。RFA取代率100%试件的压缩变形呈明显的三阶段,最终的破坏荷载稳定在55%～65%极限荷载;受火温度的升高能明显降低,H-RC构件的承载力及型钢与混凝土之间的粘结力,取代率100%的H-RC构件易压缩。研究结果对于合理评估火灾后型钢混凝土结构的力学性能具有重要意义,旨在推动再生混凝土在建筑中的大量运用。     

受腐蚀钢筋混凝土梁截面延性研究

研究了受腐蚀钢筋混凝土梁的延性特性，分析了受腐蚀梁截面曲率延性系数随钢筋锈蚀率及混凝土劣化系数的演变规律，推导了钢筋与混凝土间粘结退化时受腐蚀梁截面曲率延性计算模型。研究表明，拉压区钢筋在锈蚀初期将导致受腐蚀梁截面曲率延性的提高，但随着钢筋锈蚀率的提高，钢筋与混凝土粘结性能逐渐退化，截面曲率延性系数逐渐降低；混凝土力学性能的劣化作为影响受腐蚀构件延性特性另一主要因素，在受腐蚀钢筋混凝土构件的受力研究中不容忽略。为受腐蚀钢筋混凝土构件受力研究及可靠度评价提供了理论依据。     

水下自护混凝土与钢筋握裹力试验研究

随着水下自护混凝土技术的推广和应用,其关键工艺参数水下保护剂浓度对水下自护钢筋混凝土结构性能的影响成为关注的热点。基于水下自护技术,在常用工作浓度范围内,对水下自护混凝土的素混凝土力学性能、混凝土与钢筋握裹力、微观孔隙结构开展了试验研究。试验结果表明：在不同水下保护剂浓度下,水下自护素混凝土抗压强度水陆强度比均超过80%;混凝土与钢筋握裹力水陆强度比约在40%～65%,水下保护剂浓度越高,混凝土与钢筋握裹力水陆强度比越低;混凝土基质区域孔隙率和混凝土与钢筋握裹力存在负相关关系;水下保护剂能够有效提升水下自护混凝土的力学性能,但水下保护剂浓度的提升会对混凝土与钢筋握裹力强度造成不利影响。因此,合理选择水下保护剂浓度并增加钢筋用量是提升水下自护钢筋混凝土工程的可靠性的重要举措。