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     

钢筋与混凝土粘结本构关系的试验研究

在钢筋与混凝土粘结性能的分析研究中,钢筋与混凝土的粘结本构关系是至关重要的。为了正确揭示钢筋与混凝土的粘结本构关系,本文首先从理论上推导了钢筋应力σs、钢筋与混凝土的粘结应力τ以及钢筋与混凝土的相对滑移s的解析表达式,并根据拔出试验数据,给出了随不同位置变化的钢筋与混凝土粘结应力和相对滑移关系,推导了反应这种变化规律的位置函数。本文还通过不同锈蚀量的光面钢筋和变形钢筋的拔出试验,得到了两种钢筋与混凝土的粘结性能随着不同钢筋锈蚀量的变化规律,根据试验结果的统计分析,给出了两种钢筋锈蚀后与混凝土的粘结强度计算公式。最后,本文给出了随时间和位置变化的钢筋与混凝土的粘结本构关系,可较全面地反映钢筋与混凝土的粘结性能。     

碳纤维布约束对锈蚀钢筋与混凝土间粘结性能的影响

通过外加电流加速锈蚀法获取锈蚀钢筋混凝土试件,采用横向粘贴碳纤维布的方法进行加固,设计并制作了未加固锈蚀试件、先锈蚀后加固和先加固后锈蚀三组22个试件。考虑保护层厚度、加固前或加固后的钢筋锈蚀率等因素,通过拉拔试验研究了碳纤维布约束对锈蚀钢筋与混凝土间粘结性能的影响。分析结果表明,碳纤维布的约束作用能显著提高锈蚀后钢筋与混凝土间的粘结性能,试件破坏模式由混凝土劈裂破坏向钢筋拔出破坏转变。未加固锈蚀试件极限粘结强度随着锈蚀的发展而降低;锈蚀试件采用碳纤维布加固后,由于保护层的劈裂受到约束,极限粘结强度显著提高;由于碳纤维布对锈胀力和保护层劈裂的双重约束作用,先加固后锈蚀试件的极限粘结强度随着锈蚀的发展而增大,且比同等锈蚀率的先锈蚀后加固试件更为显著。根据试验结果分别建立了不同约束条件下锈蚀钢筋与混凝土间极限粘结强度的计算模型。     

除锈方法对钢筋与混凝土粘结性能的影响试验研究

对直径14mm和18mm的变形钢筋进行不同程度的锈蚀作用,然后选用角磨机、除锈剂和抛丸机三种方法进行除锈,并利用除锈后的钢筋制作中心拔出试件,对不同钢筋直径、不同锈蚀率和不同除锈方法得到的钢筋和混凝土的粘结性能进行试验研究.试验过程中观察记录了加载荷载、钢筋滑移量、峰值荷载、试件破坏形式和裂缝发展情况等.根据试验结果分析了钢筋直径、锈蚀率和除锈方法对钢筋和混凝土的极限粘结应力、峰值滑移量的影响.试验结果表明:直径14mm的钢筋角磨机除锈后发生劈裂破坏,除锈剂和抛丸机除锈后发生拔出破坏;直径18mm钢筋都发生劈裂破坏;随着锈蚀率的增大,除锈后试件的极限粘结应力减小,峰值滑移量增大.     

锈蚀钢筋混凝土粘结性能研究

通过对不同锈蚀量的14mm和16mm二级钢筋进行拔出试验,得到了两种不同直径钢筋与混凝土的粘结性能随着不同钢筋锈蚀量的变化规律;根据试验结果的统计分析,给出了两种钢筋锈蚀后与混凝土的粘结强度计算公式。     

不同混凝土基体与变形钢筋的粘结滑移特性

参照国内外混凝土与钢筋粘结滑移之间关系的试验 ,结合高强混凝土与变形钢筋的粘结 滑移拔出试验 ,总结出高强混凝土和普通混凝土与钢筋间粘结性能的差异。分析差异的原因 ,为高强混凝土结构的有限元分析提供理论依据     

钢纤维高强混凝土与钢筋的粘结性能试验研究

通过126个尺寸为150mm立方体的钢纤维高强混凝土标准试件，进行了钢筋全长粘结的拔出试验，分别量测出光圆钢筋、变形钢筋与钢纤维高强混凝土的荷载与自由端的粘结滑移关系，研究了钢纤维体积率和钢纤维类型对钢纤维高强混凝土粘结性能的影响。根据现行《钢纤维混凝上试验方法》进行的试验结果表明，钢纤维的加入对光圆钢筋与高强混凝土的极限粘结强度无显著影响；对变形钢筋与高强混凝土的极限粘结强度有一定影响，但缺乏明显的规律性。通过对试件破坏形态及试验结果的分析得出结论，现行《钢纤维混凝土试验方法》有关粘结性能的试验方法不适用于高强混凝土及钢纤维高强混凝土。     

钢纤维膨胀混凝土与钢筋粘结性能研究

为探讨钢纤维与膨胀剂的联合增强作用对变形钢筋与混凝土粘结性能的影响,采用不同的膨胀剂和钢纤维掺量,进行了变形钢筋与钢纤维膨胀混凝土的粘结拔出试验,量测了钢筋的拔出力和钢筋自由端的滑移,测得了其拔出粘结－滑移曲线;分析了钢纤维与膨胀剂联合作用对粘结强度和粘结破坏延性的影响;给出了与混凝土本身抗拉性能相关的、与试验结果符合良好的粘结强度计算公式。     

锈蚀对钢筋与混凝土粘结性能的影响

采用钢筋混凝土结构最常用的变形肋钢筋和光圆钢筋进行拔出试验,钢筋的锈蚀率为0～12.2%,钢筋锈蚀采用电化学加速锈蚀方法,研究了钢筋表面形状和锈蚀率对粘结力的影响,试验结果表明:在低锈蚀率时,两种类型钢筋与混凝土的粘结力有所提高,随着锈蚀率的增加,钢筋的粘结力急剧下降;变形肋钢筋试件的破坏模式均为劈裂破坏,光圆钢筋在无锈蚀和较高锈蚀率时,发生钢筋拔出破坏,在低锈蚀率时,发生劈裂破坏。     

腐蚀钢筋与混凝土粘结性能退化规律

为了探讨腐蚀后变形钢筋与混凝土的粘结问题,该文以氯盐侵蚀环境为背景,以通电腐蚀的方式获得了腐蚀变形钢筋与混凝土的粘结试块,对腐蚀变形钢筋与混凝土粘结性能的退化进行了研究。通过拔出试验得到了不同裂缝宽度的粘结滑移曲线,并对粘结滑移曲线进行分析,得到了腐蚀变形钢筋与混凝土的极限粘结强度在钢筋锈蚀程度较低时有所提高,腐蚀程度较大时随裂缝宽度的增长而下降的规律。通过分析粘结滑移曲线得到了各粘结性能参数,数据显示各试样极限粘结强度和粘结刚度随着裂缝宽度增大均呈现下降趋势,且二者具有一定的线性关系。     

锈蚀钢筋的力学性能退化研究

从现场采样、试验室加速模拟腐蚀及模拟制作三个途径获取试件,通过对试件的拉伸试验,其结果表明：随钢筋锈蚀率的增加,钢筋的强度、延伸率随之下降。根据锈蚀钢筋的有限元分析,钢筋拉伸状态下的应力分布存在应力集中现象,随锈蚀率的增加,应力集中现象越趋明显。根据试验结果与分析结果的统计分析,提出锈蚀钢筋的应力与应变关系。     

锈蚀钢筋混凝土梁的结构性能退化

本文对锈蚀钢筋混凝土简支架进行了试验研究，其试验结果表明梁的承载能力和延性有明显退化现象，其破坏形态向脆性破坏转化。利用钢筋混凝土结构有限元方法和钢筋与粘结性能的退化数学模型，对不同锈蚀量的钢筋混凝土梁进行了分析，并对锈蚀钢筋混凝土梁的结构性能退化机理进行了研究。     

模拟严重锈蚀钢筋的混凝土梁试验与钢筋应力分析

锈蚀引起的粘结性能退化导致钢筋与混凝土之间的协同工作性能降低,跨中的钢筋应变较混凝土应变滞后,当构件严重锈蚀时,钢筋与混凝土间的粘结力基本丧失,可能在钢筋达到屈服应变前受压区混凝土先行压坏,形成粘结失效超筋梁。通过严重锈蚀钢筋混凝土梁的模拟试验和有限元分析,研究在完全无粘结的极限情况下影响钢筋应力水平的因素及其影响规律,并建立了无粘结状态混凝土梁受拉钢筋应力与配筋指标的关系,为严重锈蚀混凝土构件的承载力计算提供依据,同时也为研究一般锈蚀钢筋混凝土构件的性能退化机理与承载力计算方法奠定基础。     

钢筋锈蚀槽板试验研究

根据对 3块钢筋锈蚀槽板的荷载试验结果 ,探讨了钢筋锈蚀混凝土保护层脱落后的槽板承载力及破坏形态。试验表明 :因钢筋锈蚀 ,纵向混凝土保护层完全脱落后 ,槽板的极限承载力下降 14 %～ 2 5 % ,破坏形式为锚固失效     

锈蚀与冻融耦合作用下再生混凝土与钢筋黏结性能梁式试验研究

为了研究锈蚀与冻融循环耦合作用下再生混凝土与钢筋的黏结滑移性能,以钢筋锈蚀率及冻融循环次数为变量,对耦合作用下的钢筋再生混凝土梁试件进行试验,分析其黏结滑移特征值变化规律,并与普通混凝土梁试件进行比较。根据试验结果建立钢筋再生混凝土黏结 滑移本构关系。结果表明：各组试件均发生纵筋拔出破坏;在钢筋锈蚀与冻融循环耦合作用下,冻融循环较钢筋锈蚀对黏结性能的影响更大;平均黏结应力-滑移曲线可大致分为线性上升段、非线性上升段、非线性下降段及残余段;再生混凝土试件的各黏结滑移特征值的波动幅度相对于普通混凝土的较大;在钢筋锈蚀与冻融循环耦合作用下,再生混凝土与钢筋间的化学胶着力要优于普通混凝土;普通混凝土的起始黏结应力与极限黏结应力的比值介于0.38~0.49之间,低于再生混凝土试件,再生混凝土抗滑移性能优于普通混凝土的。建立了考虑钢筋锈蚀与冻融循环耦合作用下的钢筋与再生混凝土黏结滑移本构关系,可为北方地区锈蚀率小于3%的再生混凝土梁黏结性能研究提供参考。     

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.     

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.     

锈蚀钢筋与混凝土粘结应力模型研究

研究了混凝土保护层胀裂时及胀裂前锈蚀对无横向约束光圆钢筋混凝土试件粘结性能的影响机理。应用弹性力学理论,建立了锈胀力计算模型,推导出了保护层胀裂时刻钢筋锈蚀深度的计算表达式;结合已有研究成果,建立了钢筋表面摩擦系数计算公式;在综合考虑锈胀力作用及钢筋表面状况变化对粘结强度影响的基础上,提出了光圆钢筋粘结应力计算模型,并通过多个试验结果对理论模型进行了验证,结果表明计算值与试验值吻合良好,从而定量阐明了保护层锈胀裂前光圆钢筋粘结应力随锈胀力增长及钢筋表面摩擦系数增大而增长的内在机理。     

锈蚀钢筋混凝土梁的结构性能退化模型

通过对锈蚀钢筋混凝土梁的试验,研究了结构性能退化机理.根据退化机理分析,锈蚀钢筋的力学性能退化以及锈蚀钢筋与混凝土粘结性能退化是导致钢筋混凝土锈蚀梁的结构性能退化的主要因素.通过锈蚀钢筋力学性能及其与混凝土的粘结性能的试验研究,建立了锈蚀钢筋的应力-应变关系和锈蚀钢筋与混凝土的粘结应力-滑移关系的退化模型.在基本力学性能研究基础上,建立锈蚀梁有限元模型,实现了锈蚀梁的有限元分析.