钢筋直径与活性粉末混凝土粘结性能的关系

钢筋与混凝土的粘结性能的好坏对实际工程中有着重要的作用.影响钢筋与混凝土粘结性能的因素有很多,比如钢筋直径,钢筋锚固长度,钢筋保护层厚度以及钢筋的锈蚀情况等.在普通的混凝土与钢筋粘结性能的研究中,已总结出了很多成熟的规律.但是对钢筋和活性粉末混凝土的粘结性能的研究相对比较少,缺乏具体的规范.现主要通过握裹力实验,研究钢筋直径与粘结性能的关系.通过实验得出一些结论:钢筋和活性粉末混凝土的粘结强度比普通混凝土和钢筋的粘结强度大很多,滑移曲线也有更好的延性.此外研究发现粉末混凝土相比普通混凝土有着更好的抗裂性能.这些结论为以后相关设计提供参考.     

随不同位置变化的钢筋与混凝土的粘结本构关系

为了正确揭示钢筋与混凝土的粘结本构关系，本文从理论上推导了钢筋应力、钢筋与混凝土的粘结应力以及钢筋与混凝土的相对滑移之间的相互关系，并通过数学分析得到了三者的解析表达式，在此理论研究的基础上，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，推导出了反应这种变化规律的位置函数，得到了与端部滑移及位置均有关系的钢筋与混凝土粘结应力的表达式。     

不同钢筋位置下锈蚀钢筋混凝土梁粘结性能分析

为了研究锈蚀钢筋所处的不同位置对钢筋混凝土梁粘结性能的影响,本文对12个不同锈蚀纵筋位置的梁式试件进行了4点弯曲加载。试验结果表明：纵筋位于混凝土梁底角部试件与其位于梁底中部的试件相比,在理论锈蚀率为0%、1%、2%、4%、8%时粘结强度分别降低17%、20%、46%、26%、18%。基于试验结果,建立了考虑钢筋位置的锈蚀钢筋-混凝土界面平均粘结应力-滑移本构方程。基于ANSYS软件,利用粘结-滑移本构关系进行数值模拟。结果表明,考虑钢筋位置的粘结-滑移本构模型能够有效计算平均极限粘结应力,数值模拟值与试验值吻合较好。此外,本文提出考虑钢筋位置的钢筋混凝土梁随锈蚀率变化的极限粘结强度劣化模型。     

钢筋粘结滑移的理论模型分析

将化学胶合力、摩擦力和机械咬合力等所构成的粘结强度简化为初始粘结应力和随粘结滑移增长的摩擦应力之和,并且将摩擦应力的非线性变化采用双直线滑移曲线表达.将钢筋锚固长度的粘结强度发挥程度划分为塑性段与弹性段,应用荷载传递函数方法与钢筋滑移的连续条件建立粘结滑移本构模型.剪切变形系数Cz初始粘结应力τ0与粘结应力的增长率ξ等计算参数采用复形优化方法拟合确定.与试验数据对照,可以较好地反映粘结强度的发展与分布规律.     

锈蚀钢筋与混凝土粘结性能研究现状

钢筋锈蚀后粘结性能会发生退化,对钢筋混凝土结构性能有不利的影响。介绍了锈蚀钢筋与混凝土之间粘结性能的机理以及目前粘结性能的主要研究方法,阐述了锈蚀后影响钢筋和混凝土粘结强度的因素,评价了国内外关于锈蚀后钢筋与混凝土的粘结滑移本构模型及锈蚀后钢筋混凝土粘结强度的计算模型。     

FRP筋与混凝土粘结性能研究进展及本构模型改进

近年来,FRP（纤维增强聚合物）筋代替钢筋在混凝土结构中得到越来越广泛的应用。与钢筋相比,FRP筋具有各向异性、非均质、表面形式不同等特性,这导致FRP筋与混凝土之间的粘结机制不同于钢筋与混凝土。为全面了解FRP筋与混凝土之间的粘结性能,收集数据建立由342个拉拔试验试件组成的数据库,分析粘结性能与各因素之间的关系,对没有达成一致结论的观点进行补充和讨论,分析高温、冻融循环、电解质溶液对FRP筋与混凝土粘结性能的影响;校核常用的粘结-滑移本构模型的计算精度,基于建立的试验数据库,提出新的精度更高的粘结-滑移本构上升段表达式。     

锈蚀钢筋与混凝土粘结性能的试验研究

通过对不同锈蚀量的光面钢筋和变形钢筋进行拔出试验，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，还给出了锈蚀钢筋与混凝土的粘结本构关系，可用于具有锈蚀钢筋的混凝土结构的有限元分析。     

玻璃纤维增强复合材料筋与超高性能混凝土之间粘结-滑移本构模型

为研究玻璃纤维增强复合材料(GFRP)筋与超高性能混凝土(UHPC)之间的粘结性能,故基于相关文献中153个拉拔试验和42个梁式试验的数据,系统分析了FRP筋直径、相对粘结长度、相对保护层厚度、超高性能混凝土抗压强度、FRP筋表面形态和试验方法对玻璃纤维增强复合材料筋粘结强度的影响规律,通过回归分析和区间预测提出了超高性能混凝土中玻璃纤维增强复合材料筋与粘结强度和锚固长度的计算公式。对比分析了已有FRP筋与普通混凝土之间的粘结-滑移本构模型,基于CMR模型提出了绕肋玻璃纤维增强复合材料筋与超高性能混凝土之间粘结-滑移本构模型的计算公式。上述公式计算结果与试验结果均吻合良好,并可为工程设计及后续研究提供依据。     

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。     

梁内剪弯区钢筋与混凝土粘结性能的试验研究

为如实反映受弯构件中钢筋与混凝土的粘结应力,采用内贴片的全梁粘结试验对梁内剪弯区钢筋在复杂应力状态下的应力及粘结应力分布规律进行研究.通过试验测量和分析,得到了梁内剪弯区钢筋的分布规律和粘结滑移基本关系.     

Mesomechanism of steel fiber reinforcement and toughening of reactive powder concrete

Reactive powder concrete (RPC) is a novel cement-based composite material with ultra-high strength. Embedding a certain amount of short steel fibers in the matrix can improve the RPC's toughness and overcome the disadvantage of high brittleness. In this paper, a number of direct uniaxial tension tests have been carried out with '8-shape' RPC200 specimens. The bond-slip process, mesoscopic structural variation and mechanical characteristics of a fiber pullout of the matrix have been investigated using the real-time SEM loading system and CCD observation techniques. The influence of the volume of embedded short steel fibers in matrix on the mesoscopic morphology of attachments on the surface of a pulled individual fiber, the initial cracking force, the ultimate pullout force, interfacial bond strength and the pullout rupture energy have been analyzed. A general formulation relating these quantities to the volume of fibers in matrix has been proposed. The components comprising the interfacial bond strength have been outlined. In addition, the contribution that fibers make to enhance and toughen the reactive powder concrete has been discussed. It is shown that there exists an optimal threshold of fiber volume ρv, opt =1.5% at which the bond performance of a fiber pullout of RPC behaves best.     

高强钢筋RPC梁受弯构件正截面承载力试验研究

对6根高强钢筋RPC(Reactive Powder Concrete)简支梁进行了静力三分点加载试验,分析了不同纵筋配筋率、纵筋等级、纵筋直径和受压钢筋直径不同时对梁的受力性能影响,得到结论为:平截面假定对于高强钢筋RPC梁同样适用;配筋率是高强钢筋RPC梁承载力的主要影响因素;参照普通钢筋混凝土梁正截面承载力计算模型,导出了高强钢筋RPC受弯构件正截面承载力计算公式;高强钢筋RPC梁的界限相对受压区高度为0.62。     

纤维分布对活性粉末混凝土构件力学性能的影响

为研究准静态荷载下纤维分布对活性粉末混凝土(RPC)构件力学性能的影响,对同一纤维掺量(2%)下不同纤维长度(13～20 mm)的单向分布和乱向分布钢纤维RPC试件开展了四点受弯试验。通过选取弯拉荷载-挠度曲线上的初裂点、峰值点及其他几个特征点,定量分析单向分布和乱向分布钢纤维RPC的弯拉性能。结果表明：钢纤维在主拉应力方向上的方向系数显著影响基体的弯曲性能。其中,较乱向分布试件,单向分布钢纤维试件的弯拉峰值应力、弯曲韧性均大幅提高,且跨中挠度达到L/150时,残余强度仍比初裂强度高4.35～16.9 MPa;纤维长度由13 mm增加至20 mm时,与乱向分布试件相比,单向分布试件的裂后弯曲性能提高幅度更明显,且单向分布试件受荷越大,纤维长径比的优势越显著;单向分布试件断口处纤维分布均匀,绝大部分方向与主裂纹方向垂直,锚固长度大,断口处桥接效应显著;综合考虑单向钢纤维RPC试件的等效弯曲应力、耗能能力等指标,在纤维掺量为2%、纤维长度为20 mm时,其力学性能最优。     

Durability and micro-structure of reactive powder concrete

Durability of traditional reactive powder concrete (RPC) with rich cement and high volume of fly-ash reactive powder concrete (FRPC) were studied. The X-diffraction and scanning electron microscope (SEM) measurement was imployed to analyze the microstructure. The results show that both types of RPC have higher compressive strength, less volume shrinkage ratio and better carbonation-, chloride-, freezing-resistances than the conventional concrete. The results of X-diffraction indicate that they basically have C-S-H as the main composition without Ca(OH)₂ crystal and ettringite. SEM results show that hydration products of FRPC is mainly III-C-S-H which is piled up closely like densely arranged stone body and it has very compacted structure, in addition, Ca/Si ratio of C-S-H gel is lower than 1.5.     

活性粉末混凝土冲击压缩性能及本构关系

为了克服传统活性粉末混凝土（RPC）须高温蒸养的缺点,采用粒化高炉矿渣代替部分水泥制备出免蒸养RPC,利用直径为80 mm的霍普金森压杆试验系统（SHPB）对免蒸养RPC进行冲击压缩试验研究,探究率效应对免蒸养RPC动态力学性能的影响规律,建立动态本构模型. 结果表明：在10~290 $ {{\rm{s}}^{ - 1}}$的应变率范围内,免蒸养RPC的峰值应力、峰值应变和冲击韧性表现出明显的率敏感性,而弹性模量在不同应变率下基本保持不变. 改进型Z-W-T黏弹性本构模型和基于Weibull分布的模型均能对免蒸养RPC的动态应力-应变曲线进行较好的描述,基于Weibull分布的模型所含参数相对较少,根据模型中各参数与应变率之间的关系可以对不同应变率下的应力-应变曲线进行预测.     

Analysis on plastic properties of reactive powder concrete continuous beams reinforced with GFRP bars

To study the plastic properties of reactive powder concrete continuous beams reinforced with GFRP bars,the calculation programs for moment redistribution coefficients are prepared by using nonlinear analysis methods such as moment-curvature,conjugate beam method and so on. By comparing the test results of existed FRP bars reinforced concrete continuous beams with simulation results,the accuracy of the calculation program is verified. Then 18 simulated GFRP bars reinforced reactive powder concrete continuous beams are selected whose change parameters are reinforcement ratio of mid-span and middle support. Through the nonlinear analysis of simulated beams,moment redistribution coefficients under mid-span concentrated loads,one-third point loads and uniformly distributed loads are obtained respectively. Thus the formula of moment redistribution coefficients is obtained by fitting moment redistribution coefficients and factors. The results show that the reactive powder concrete continuous beams reinforced with GFRP bars have good plastic properties.     

配筋活性粉末混凝土梁抗剪承载力

为掌握高强箍筋活性粉末混凝土(reactive powder concrete,RPC)梁的抗剪性能,通过6根T形梁的抗剪试验,获得了抗剪承载力试验值,并将试验值与压力场理论值进行了比较,探讨了压力场理论应用于RPC梁抗剪分析和承载力计算存在的问题,充分考虑斜裂缝截面上钢纤维拉拔阻力的抗剪贡献,对该理论进行了改进。并将剪切试验结果与塑性剪切理论、粘结滑移理论和法国规范等进行了比较,分析现有抗剪理论的适用条件、存在的问题,这些对揭示RPC梁抗剪破坏机理、建立承载力计算理论与设计方法有参考价值。     

活性粉末混凝土强度影响因素研究

研究养护时间和钢纤维掺量对活性粉末混凝土抗折、抗压强度的影响,探索低成本、超高强高性能活性粉末混凝土的配制技术,旨在促进活性粉末混凝土的推广应用.     

活性粉末混凝土柱抗震性能试验

为了考察活性粉末混凝土柱类构件的抗震性能,开展了18根活性粉末混凝土柱的拟静力试验,研究了轴压比、纵筋配筋率、配箍率和钢纤维体积含量4个因素对活性粉末混凝土柱破坏形态、滞回特性、骨架曲线、刚度、承载力及延性的影响规律.研究表明:活性粉末混凝土柱的承载力随着轴压比的增大而提高,但其延性随着轴压比的增大有下降的趋势;试件柱的承载力及位移延性系数随着纵筋配筋率的增大而显著增大;配箍率的提高一定程度上改善了荷载达到峰值后阶段的滞回特性,骨架曲线的下降段变得较为平缓;钢纤维掺量的增加,改善了试件柱的破坏进程,一定程度上提高了试件柱的延性及耗能能力.     

高温下FRP筋与混凝土的粘结性能

为研究FRP筋与混凝土在高温下的粘结性能,对表面喷砂的GFRP、BFRP筋混凝土进行了高温下的拉拔试验,得到20～350℃温度范围内粘结强度及滑移曲线随温度的变化规律.试验结果表明,高温下FRP筋与混凝土粘结性能的衰减集中出现在树脂的玻璃软化温度区间,结合材料热分析的试验结果,本文提出了FRP筋与混凝土的粘结强度随温度的衰减模型,该模型以树脂玻璃化温度t和热分解温度n为控制参数,具有较强的通用性并可应用于其他树脂材料和纤维类型的FRP筋中.高温中FRP筋与混凝土的粘结破坏模式为FRP主筋与喷砂层间的界面剥离破坏,根据高温下二者粘结受力的特点,本文首次提出了高温中FRP筋与混凝土的四阶段粘结滑移模型,该模型以常温下的CMR、mBEP模型为原型,通过回归高温拉拔试验的变化规律以得到模型中的各项参数.经验证该滑移模型与常温及高温拉拔试验结果具有较好的吻合性,可指导应用于FRP筋混凝土构件的抗火设计中.