钢筋与混凝土黏结性能的影响因素

钢筋与混凝土之间的黏结性能是钢筋混凝土结构锚固设计的重要依据。根据现有研究,对混凝土原材料、强度、保护层厚度、钢筋外形特征、钢筋类型、试验方法等因素对钢筋与混凝土之间黏结性能包括破坏形式、黏结强度、滑移值等的影响进行了归纳总结,在此基础上提出了提高钢筋与混凝土间黏结性能的方法。     

早期受冻混凝土服役期黏结性能研究

为准确评估混凝土早期受冻对其与钢筋间服役期黏结性能的影响,考虑受冻环境(起冻时刻、受冻温度、受冻时长)、混凝土强度、钢筋直径等因素,采用中心拉拔试验方法研究早期受冻混凝土试件的服役期黏结性能,给出了试件的典型破坏形态及钢筋与混凝土间黏结强度、黏结应力-滑移关系曲线。研究结果表明:早期受冻拉拔试件服役期黏结破坏形态为钢筋拔出破坏或混凝土劈裂破坏;起冻时刻造成的黏结强度损失程度从大到小依次为2 h、0. 5 h、8 h、1 d、3 d;受冻温度为-5℃和-9℃的试件黏结强度损失接近,受冻温度为-1℃的试件黏结强度损失较小;受冻时长越长,早期受冻造成的黏结强度损失越大,自由端出现滑移时的黏结应力越小;混凝土强度等级越高,早期受冻造成的黏结强度损失程度越小,自由端出现滑移时的黏结应力越大,不同起冻时刻的曲线越靠近;钢筋直径越小,早期受冻造成的黏结强度损失程度越大,黏结应力-滑移曲线降低越明显。     

粉煤灰混凝土早期黏结性能试验研究

选取粉煤灰混凝土龄期为7d、14d、28d、60d、90d、180d和360d,对钢筋与施工期粉煤灰混凝土的黏结性能进行了拉拔试验,分析了黏结性能随龄期的变化规律。结合已有的试验结果进行统计分析,提出了粉煤灰混凝土早期黏结强度的计算式,建立了粉煤灰混凝土早期的黏结 滑移本构关系。研究结果表明：随着混凝土龄期的增长,自由端开始滑移时的荷载也随之增大,加载端、自由端滑移均减小,加载端钢筋应变增大,钢筋应变沿黏结长度的分布曲线变陡,黏结应力峰值增大;与已有研究结果相比,黏结强度计算式误差为10%~25%,黏结 滑移本构关系计算式在滑移1.0 mm以内接近,而滑移超过1.0 mm则误差较大。     

变形钢筋与混凝土黏结性能研究综述

从黏结试验方法、黏结强度和黏结应力-滑移本构关系三个方面，对单调及重复荷载作用下钢筋混凝土黏结性能相关研究进行了综述。对于中心拔出试验，钢筋与混凝土的黏结受力状态与实际工程结构有偏差，而梁式或梁端式黏结试验是相对较为理想的黏结试验方法。单调荷载作用下，对于非锈蚀钢筋混凝土，黏结强度以及黏结应力-滑移本构关系的研究均较为完善，成果已在各国或地区规范中体现；对于锈蚀钢筋混凝土，黏结强度劣化规律的研究已有大量数据积累，并已建立了以钢筋锈蚀率或锈胀裂缝宽度为变量的黏结强度劣化模型，但单调荷载作用下锈蚀钢筋混凝土黏结应力-滑移本构关系模型有待进一步完善。重复加载作用下钢筋混凝土黏结滑移性能的研究相对较少。已有研究结果表明：无论钢筋是否锈蚀，重复加载对黏结强度都没有显著影响，但是会导致钢筋和混凝土之间产生残余滑移，随加载次数和应力水平增大呈不断累积增长的趋势。根据目前研究现状，对于劈裂破坏模式下的黏结应力-滑移本构模型、腐蚀电流密度对黏结强度劣化规律的影响，基于表面锈胀裂缝宽度的黏结强度劣化模型、锈蚀钢筋与混凝土在单调及重复荷载作用下的黏结应力-滑移本构模型等，有待进一步研究。     

地聚物混凝土与钢筋黏结性能研究

对24个钢筋-地聚物混凝土黏结试件进行中心拉拔试验,分析钢筋与地聚物混凝土的黏结 破坏机理,考察地聚物混凝土抗压和劈裂抗拉强度、钢筋类型、钢筋直径、混凝土保护层厚度 及钢筋黏结长度等因素对钢筋-地聚物混凝土黏结性能的影响,并与钢筋-普通水泥混凝土之间 的黏结性能进行比较。实验结果表明,当钢筋的黏结长度为5d时,相对保护层厚度c/d =3.67为 变形钢筋-地聚物混凝土中心拉拔试件破坏模式由拔出破坏向劈裂破坏转变的临界点;对于d=14 mm的钢筋-地聚物混凝土中心拉拔试件,9d的钢筋黏结长度可使钢筋屈服先于钢筋拔出或混凝土 劈裂发生。基于实验结果,还建立了变形钢筋-地聚物混凝土的黏结-滑移本构模型,采用该模 型计算得到的不同直径的变形钢筋-地聚物混凝土的黏结-滑移曲线与实测曲线接近。     

钢纤维掺量对活性粉末混凝土与钢筋黏结性能的影响

通过梁式黏结试验,对不同钢纤维掺量下活性粉末混凝土与钢筋之间的黏结性能进行了研究.结果表明:钢纤维的加入可以阻止裂缝的出现和发展,使试件的破坏形式由脆性破坏转变成明显的塑性破坏,在不配置箍筋的情况下得到黏结应力-滑移(τ-s)关系曲线的下降段,提高了试件的延性;随着钢纤维掺量的增加,钢筋的极限黏结应力τu及其对应的滑移值su增大,钢纤维掺量较小(φf=0.5%)时,影响较小,当钢纤维掺量由0.5%增至2.0%时,τu增加42.53%,su由0.327 4mm增加到0.983 8mm,较φf=0.5%时增加2.0倍;为消除抗压强度fcu对黏结性能的影响,采用相对黏结强度τu/槡fcu来考查钢纤维掺量的影响,根据试验数据拟合出τu/fcu及su的经验公式,可为工程设计提供参考.     

锈蚀对钢筋与钢纤维混凝土黏结性能的影响

通过中心拉拔试验,探究了钢筋与钢纤维混凝土(SFRC)间的黏结滑移机理,并以钢筋锈蚀率为参数,研究了氯离子侵蚀作用对钢筋与SFRC黏结性能的影响.结果表明:在达到黏结强度(峰值黏结应力)之前,钢筋自由端滑移较加载端小;在达到黏结强度之后,钢筋自由端与加载端滑移同步变化,黏结应力由钢筋肋间混凝土与周围混凝土之间的咬合力提供.尽管桥接锈胀裂缝的钢纤维遭受了一定程度的锈蚀损伤,但所有锈蚀试件仍然表现为延性的劈裂-拔出破坏;随着钢筋锈蚀率的增大,黏结强度先略微增大而后逐渐减小,当钢筋锈蚀率在8.01%之内时,其黏结强度不低于未锈蚀试件,当钢筋锈蚀率约15.11%时,其黏结强度损失约为35%.考虑钢筋锈蚀率的影响,基于Harajli模型得到锈蚀钢筋与SFRC黏结强度的经验公式.     

掺玄武岩纤维对钢筋与混凝土黏结性能的影响

研究混凝土中掺加玄武岩纤维对其与变形钢筋黏结性能的影响。选取长为6 mm和18 mm两种玄武岩纤维与未掺纤维的素混凝土试件进行对比。通过中心拉拔试验,得到黏结应力-滑移曲线。试验结果表明:在混凝土中掺玄武岩纤维,变形钢筋与混凝土的黏结强度有减小的趋势,极限黏结强度对应的滑移量有增大的趋势;同一掺量下,纤维长为18 mm对应的极限黏结强度均大于纤维长为6 mm的相应值;合理控制玄武岩纤维的掺量,可以降低掺玄武岩纤维对黏结强度的影响。此外,通过数据分析得到了极限黏结强度的计算公式。     

高延性混凝土与钢筋黏结性能的试验研究

通过12组试件的中心拉拔试验,研究高延性混凝土(High Ductility Concrete,简称HDC)与钢筋的黏结性能,分析钢筋直径、钢筋外形、HDC强度、保护层厚度和纤维掺量对高延性混凝土与钢筋黏结滑移曲线特征点的影响。试验结果表明：①纤维桥联应力的横向约束作用限制了高延性混凝土内部径向裂缝的宽度,其耐损伤能力提高,试件发生拔出破坏或劈裂-拔出破坏;②与普通混凝土对比,高延性混凝土与光圆钢筋的黏结强度提高1.79倍,残余黏结强度提高1.96倍;③根据试件的破坏形态,确定HDC与带肋钢筋的临界相对保护层厚度为3.41; ④随着纤维体积掺量的增加,其增韧和阻裂效果越好,黏结韧性指数I0.85和I0.5分别提高了35%和41%;⑤根据试验结果,提出HDC与带肋钢筋的黏结强度计算公式,建立适用的黏结应力-滑移本构模型,且模型曲线与试验曲线吻合良好。     

锈蚀钢筋与混凝土黏结性能试验研究

对锈蚀钢筋和混凝土黏结性能进行了试验研究,其中考虑了钢筋锈蚀率和水灰比的影响。试验采用100 mm立方体试块,其内部埋设直径为6 mm的光圆钢筋。将试块部分浸在氯离子溶液中并采用电解方法加速钢筋锈蚀。锈蚀之后,通过拉拔试验得到锈蚀试件的黏结-滑移曲线。结果表明:混凝土中的钢筋发生锈蚀、体积膨胀,通常会在混凝土表面产生裂缝;拔出试验试件典型的破坏现象为黏结劈裂破坏;锈蚀钢筋与混凝土之间的黏结力随着水灰比的增大而减小,锈蚀程度大的钢筋黏结力降低。     

劲性混凝土粘结性能的梁式试验研究

对劲性混凝土的粘结性能进行了试验研究,分析了型钢与混凝土之间的粘结滑移本构关系,并探讨了混凝土强度等级等因素对粘结性能的影响,结论对工程实际有很好的指导意义.     

混凝土劣化对钢筋与混凝土间粘结性能的影响

对同种型号变形钢筋分别与3种不同配方混凝土构成的试件在不同程度劣化后进行拉拔试验,研究试件破坏模式和粘结性能退化规律,分析混凝土抗拉强度、碳化深度及相对保护层厚度对钢筋与混凝土间粘结性能的影响程度.结果表明:随着混凝土劣化程度增加,试件破坏形式由剪切形破坏转变为剪切破坏的同时伴随着上部混凝土的压碎;钢筋-混凝土间极限粘结强度随着碳化深度增加先增加后减小,随着相对保护层厚度的减小而降低;强度相对较高的混凝土劣化后,即使强度降至与未劣化的低强度混凝土相同,在保持粘结性能方面仍显现优势;混凝土锈胀开裂后,与钢筋间的粘结性能则快速降低.结合钢筋周边未劣化混凝土厚度分3种状况对钢筋与混凝土间粘结力模型的适用性进行分析.     

钢骨高强混凝土结构的粘结性能研究

对实腹式型钢与高强混凝土（Ｃ８０）的粘结性能进行了试验研究、分析了型钢与混凝土的粘结机理以及影响粘结性能的因素，给出粘结力－滑移（Ｐ－△）本构关系和粘结应力分布模式，提出了满足工程精度的粘结力计算公式，并分析推导了临界保护层厚度的计算公式。     

型钢混凝土结构粘结滑移性能的研究

在10个型钢混凝土粘结试件推出试验的基础上，分析了型钢与混凝土之间的粘结滑移机理，探讨了影响粘结滑移性能的因素。基于试验结果，得到的粘结应力与滑移的关系，适用于型钢混凝土结构受力的全过程，可供有关理论分析和工程应用参考。     

劲性混凝土粘结性能的梁式试验研究

对劲性混凝土的粘结性能进行了试验研究,分析了型钢与混凝土之间的粘结滑移本构关系,并探讨了混凝土强度等级等因素对粘结性能的影响,结论对工程实际有很好的指导意义。     

型钢混凝土粘结性能试验研究

根据对型钢(角钢)埋入混凝土试件中进行的一系列抗拔破坏试验,研究了在轴拉荷载作用下角钢与混凝土之间的粘结应力分布情况,分析了角钢与混凝土之间的粘结性能,得出了辅助锚固对角钢的抗拔承载力的影响,给出了可供参考的角钢最小锚固长度的计算公式.     

再生混凝土与钢筋粘结性能研究进展

随着再生混凝土应用的逐渐增多,钢筋与再生混凝土的粘结锚固性能成为了研究的热点。目前国内对该方面的研究还不多见。文章从试验概况、粘结强度影响因素以及粘结滑移本构关系等方面对国内外有关再生混凝土粘结性能的研究进行了总结,为今后的研究提供了参考。     

冻损梯度对承压混凝土应力-应变关系的影响

对不同冻融损伤程度的混凝土圆环体试件进行了试验研究.结果表明：当相对冻融深度小于临界值时，混凝土的峰值应力、峰值应变均呈线性退化，超过临界值后则保持稳定；当冻融循环次数由100次增加到200次时，相对冻融深度临界值由0.5增大到0.8；基于应变等价性假说和统计损伤理论，建立了不同冻融损伤程度下承压混凝土的应力-应变关系模型.     

墩粗钢筋在高强钢纤维混凝土中的黏结锚固性能

为探究墩粗钢筋与高强钢纤维混凝土之间的黏结锚固性能,以黏结长度、保护层厚度和钢筋类型为试验变量,开展拔出试验.通过黏结-滑移曲线、破坏模式、黏结强度及峰值滑移等分析墩粗钢筋-高强钢纤维混凝土的黏结-滑移性能.结果表明：混凝土的黏结强度随着黏结长度的增加而降低,且对墩粗钢筋试件的影响更明显;提高保护层厚度可以提升黏结性能,但作用有限;钢筋进行墩粗处理可以有效提高钢筋与混凝土之间的黏结强度,显著降低峰值滑移,改变破坏模式.基于试验数据,建立了混凝土的黏结-滑移关系.