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。     

锈蚀钢绞线与混凝土的黏结性能

基于湿盐砂环境下锈蚀钢绞线混凝土试件中心拔出试验,分析了钢绞线锈蚀率、黏结长度、箍筋及碳纤维增强聚合物(CFRP)条带加固对锈蚀钢绞线混凝土黏结-滑移曲线、黏结强度及失稳模式等黏结性能的影响.结果表明:CFRP条带及箍筋减少了混凝土劈裂破坏的发生;随着钢绞线锈蚀率的增大,黏结-滑移曲线由微上升滑移、微下降、强化及平稳下降四阶段转变为微上升滑移及快速下降两阶段;以锈蚀率1.50％为界,混凝土初始黏结强度及黏结强度随锈蚀率增大呈先增大后降低趋势,随黏结长度增大,初始黏结强度分布范围及最大黏结强度明显下降;建立了锈蚀钢绞线混凝土的归一化黏结强度计算式,计算值与试验值较吻合.     

腐蚀钢绞线与混凝土粘结性能退化规律及模型

为研究腐蚀钢绞线与混凝土粘结性能退化规律,采用电化学腐蚀方式获取了腐蚀钢绞线与混凝土的粘结试件,通过拉拔试验得到了腐蚀钢绞线与混凝土的粘结滑移曲线,确定了基于裂缝宽度的粘结滑移特征参数退化规律,规律显示：随着腐蚀程度的加重,试样的极限粘结强度和粘结刚度随着纵向裂缝宽度的增大呈线性下降的趋势;试样的极限粘结滑移随着裂缝宽度的增大有明显下降,但不符合线性退化规律。     

腐蚀钢绞线与混凝土的长期粘结蠕变性能试验研究

为探讨腐蚀对钢绞线与混凝土长期粘结蠕变性能的影响,制作6根先张法预应力混凝土梁试件,其中5根试件通过掺盐并置于不同环境中进行为期47周不同强度的长期腐蚀,期间对所有6根试件进行定期粘结滑移监测,得到各试件在预应力作用下的粘结滑移时变曲线。结果表明：在未发生锈胀开裂的条件下,腐蚀引起粘结强度增大,从而抑制了粘结蠕变,使腐蚀试件的蠕变滑移小于无腐蚀试件;而且,腐蚀率越高、腐蚀产物体积膨胀率越大,长期粘结滑移也越小。分析表明：如果腐蚀引起锈胀开裂并导致粘结强度退化,则会引起长期粘结蠕变及锚固段裂缝宽度的增大,但不会引起预应力损失及锚固承载力的降低。     

非均匀锈蚀变形钢筋粘结性能试验研究

利用电迁移钢筋锈蚀法,通过中心拉拔试验对钢筋混凝土非均匀锈蚀试件的粘结性能进行研究。试验结果表明:在非均匀锈蚀条件下,试件的开裂不仅取决于锈蚀率,还与锈蚀面积比有关,相同条件下,锈蚀面积比越大,保护层胀裂所需的锈蚀率越小;锈胀裂缝对非均匀锈蚀无箍筋试件的粘结强度有明显影响,随裂缝的产生及发展,试件粘结强度急剧下降,而配箍试件则不然,即便是裂缝宽度达0.2 mm,极限粘结强度也不会下降;锈蚀率在2.4%以内,非均匀锈蚀对试件粘结滑移性能的影响并不十分显著。     

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.     

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。     

大直径高强预应力钢绞线与混凝土粘结锚固性能试验

为研究大直径、高强预应力钢绞线与混凝土及灌浆料的粘结锚固性能,以相对锚固长度、相对保护层厚度和箍筋间距为参数,对30个拉拔试件、3根钢铰梁试件进行试验研究,获得了拉拔试件、梁式试件的粘结应力-滑移曲线等数据。试验结果表明:各参数相同条件下,梁式试验得到的粘结应力小于拉拔试验得到的粘结应力;随着锚固长度的增加,极限粘结应力有所下降;相对保护层厚度越大极限粘结强度越大;减小箍筋间距能提高钢绞线与混凝土的粘结性能。     

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。     

氯盐侵蚀下约束混凝土力学性能试验研究

为了解氯离子侵蚀下约束混凝土的抗压力学性能,在盐雾腐蚀实验室对12组约束混凝土试件进行氯离子腐蚀试验,进而对其进行轴心抗压试验,得到不同箍筋配箍率和不同锈胀裂缝宽度下试件的受压应力-应变曲线,分析箍筋配箍率和锈胀裂缝宽度对腐蚀试件强度、刚度、延性等的影响。结果表明:随着箍筋配箍率的增大,试件的承载力和延性不断提高;随着箍筋锈蚀裂缝宽度的增大,试件的峰值荷载减小,强度降低,延性变差。并考虑箍筋锈蚀的约束作用对核心区混凝土本构关系的影响,建立了锈蚀约束混凝土受压本构关系理论模型,将其与试验数据拟合回归得到的应力-应变全曲线进行对比,两者吻合良好,故该理论模型可应用于锈蚀钢筋混凝土结构、构件的非线性分析中。     

型钢高强混凝土界面粘结性能研究

基于型钢高强混凝土推出试验,探究混凝土强度、保护层厚度、横向配箍率及试件锚固长度对型钢高强混凝土粘结强度、应力分布、粘结滑移本构关系的影响。结果表明:不同试件荷载-滑移曲线变化规律基本相同,试件粘结应变沿长度方向呈指数规律分布。不同因素对型钢高强混凝土粘结强度影响较为显著,随着混凝土强度等级的提高、保护层厚度的增加、横向配箍率的增大,型钢高强混凝与粘结强度逐渐提高,平均粘结应力逐渐增大;试件锚固长度对型钢高强混凝土平均粘结应力影响较小。基于回归分析得出型钢高强混凝土粘结-滑移本构关系式。     

波纹管内钢绞线粘结性能试验研究

采用改进的钢筋拉拔试验装置,对10组(30个)试件进行钢绞线拉拔试验,分析了波纹管直径、混凝土保护层厚度以及粘结长度对波纹管内钢绞线与浆体粘结性能的影响。研究表明:波纹管内钢绞线与浆体的粘结强度明显小于钢绞线与混凝土直接接触的粘结强度;保护层厚度越大,波纹管直径越大,试件的粘结强度则越大;随着钢绞线的粘结长度增大,粘结强度先增加后减小。通过试验数据拟合出波纹管内钢绞线的粘结滑移本构关系模型,回归结果与试验吻合较好。     

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。     

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。     

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。     

冻融循环后腐蚀钢筋与混凝土粘结性能试验研究

除冰盐不仅造成表面剥蚀,盐溶液渗入结构还引起严重的钢筋锈蚀,外部出现锈胀裂缝,从而造成钢筋与混凝土粘结性能退化.对钢筋混凝土梁式粘结试件在盐水中进行5,15,25次冻融循环,然后对钢筋进行加速腐蚀,与未经历冻融循环、未腐蚀试件的粘结性能进行对比,研究了冻融循环与钢筋腐蚀作用对粘结性能的影响.结果表明,粘结性能随冻融循环次数增加逐渐退化.对于混凝土未锈胀开裂的试件,冻融循环对粘结强度的影响大些;钢筋锈胀后冻融循环对粘结强度的影响减小.     

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.     

氯离子环境下钢筋混凝土棱柱体抗压力学性能试验研究

针对近海地区混凝土结构在氯离子侵蚀作用下其力学性能不断降低的问题,采用试验研究和理论分析的方法,先对12组RC棱柱体试件在盐雾腐蚀实验室进行了氯离子腐蚀试验,然后对其进行轴心抗压试验。以混凝土强度和锈胀裂缝宽度为变化参数,研究试件在轴心抗压试验下的受压应力-应变曲线,分析试件强度、刚度、延性等的变化规律。结果表明:随着混凝土强度的增大,试件的承载力和延性不断提高;随着箍筋锈蚀裂缝宽度的增大,试件的峰值荷载减小,强度降低,延性变差。     

高温后不同冷却方式下的混凝土钢筋粘结性能

为研究高温后不同冷却方式下混凝土钢筋的粘结滑移性能,对39个高温后混凝土试件进行中心拉拔试验,并完成自然冷却方式下试件的劈裂抗拉强度试验,分析温度和冷却方式对试件峰值粘结应力和峰值滑移的影响,建立了不同冷却方式下峰值粘结应力、峰值滑移与温度的关系式,提出考虑初始温度损伤的粘结滑移全曲线方程,并基于粘结强度理论模型计算了自然冷却方式下的粘结强度理论值。结果表明:随着温度的升高,峰值粘结应力线性下降,500℃时粘结强度损失达80.5%,峰值滑移随温度升高呈先减小后增大的趋势,不同冷却方式对峰值粘结应力和峰值滑移的影响不明显;考虑损伤的理论粘结滑移全曲线与试验曲线拟合度较好;采用理论模型计算的粘结强度与试验值较吻合。     

铝合金板混凝土界面的粘结滑移性能及其本构关系

铝合金板具有轻质高强、耐腐蚀性和延展性好等优点,是复杂恶劣环境中加固混凝土结构的理想材料。基于双剪试验进行铝合金混凝土界面粘结滑移性能研究,完成了45个构件的双面纯剪试验,得到了其破坏形态、荷载应变关系曲线、粘结界面剪应力分布曲线、荷载滑移关系曲线以及界面极限承载力,分析了不同的混凝土强度等级、铝合金板表面粗糙度、铝合金板粘结长度和粘结宽度条件下界面粘结滑移性能的演化规律。研究表明:加载过程中,界面应力从加载端向自由端逐步传递,且随着混凝土强度等级、铝合金板的粘结长度和宽度的增加,试件的剥离承载力也有所提高。但铝合金的粘结长度存在一个有效粘结长度值,超过该值试件的剥离承载力将不再增加,同时,铝合金表面粗糙度对试件剥离承载力的提高没有实质影响。通过测量铝合金板的应变得到了不同参数条件下铝合金板混凝土粘结滑移本构曲线,结果表明:铝合金板混凝土粘结滑移本构曲线存在明显的界面软化特征和非线性行为。