钢筋再生混凝土黏结滑移性能研究

黏结滑移性能是再生混凝土技术应用于工程实际的一项重要课题。考虑再生粗骨料取代率(30%、50%、70%)和再生混凝土强度等级(C20、C40)2个参数,制作5组再生混凝土试件进行中心拔出试验。得到不同种类再生混凝土的荷载-滑移曲线,曲线可分为微滑、滑移、劈裂、破碎、残余5个阶段。定义了初始黏结滑移模量E0及峰值黏结滑移割线模量Eu,E0/Eu数值越大,混凝土黏结性能越好。当混凝土强度等级相同,再生粗骨料取代率小于70%时,黏结强度随取代率的增大而增大;当取代率相同,黏结强度随混凝土强度等级增加而增大。基于试验与理论分析,给出了再生粗骨料取代率与极限黏结强度的方程以及黏结滑移本构关系方程,模型结果与试验结果吻合良好。     

原竹保温材料界面黏结滑移性能试验研究

为研究原竹-保温材料界面的黏结应力与滑移分布,进行了12个试件的拉拔试验,研究了界面的破坏模式、黏结机理及影响黏结强度的因素,并给出了提高原竹-保温材料界面黏结性能的措施.结果表明:原竹-保温材料界面的黏结力由化学胶结力、机械咬合力及摩擦力3部分组成.原竹-保温材料界面的滑移过程可分为4个阶段:无滑移阶段、滑移阶段、摩擦阶段、后滑移阶段.保温材料包裹原竹的长度越长、原竹表面越粗糙、原竹直径越小,其界面黏结强度越大,其中原竹表面粗糙度的影响最大.对原竹表面进行粗糙化处理、选用直径较小的原竹、用保温材料将原竹全面包裹可提高原竹-保温材料界面的黏结性能.     

部分外包型钢混凝土试件黏结滑移性能试验研究

部分外包型钢混凝土是一种将H型钢外包在混凝土外侧的新型组合结构,通过对10根部分外包型钢混凝土试件在单调荷载下的标准推出试验,研究了试件在黏结滑移状态下的破坏形态、裂缝模式、荷载-滑移特性、型钢应变分布。试验结果表明:型钢锚固长度、横向配箍率、栓钉位置是影响黏结滑移性能的主要因素,其中,型钢锚固长度影响最小;当横向最小配箍率为0. 3%时,黏结滑移性能对总体黏结作用贡献最大;当栓钉布置于型钢腹板时,试件平均黏结强度提升46%,影响最为显著。     

应变硬化水泥基复合材料(SHCC)抗拉性能试验研究

采用当地普通工程材料配制出不同配合比应变硬化水泥基复合材料(SHCC),利用外夹式单轴拉伸试验对不同龄期的哑铃型试件进行抗拉性能试验研究,获得了各试件的应力-应变曲线及裂缝开展情况。试验结果表明:各配合比SHCC在单轴拉伸荷载作用下,均可出现显著的应变硬化和多微缝开裂特征,其中A和C配合比系列的极限拉应变超过0.03。试验采用普通河砂制备出抗拉性能优越且稳定的SHCC,改变了采用石英砂制备此类材料的现状,降低了工程造价,为SHCC在工程实际中的推广应用奠定了理论基础。     

轻钢与EPS混凝土的黏结滑移性能试验研究

为研究轻钢与聚苯颗粒(EPS)混凝土界面黏结滑移的作用机理,制作了20个轻钢EPS混凝土短柱试件进行拉拔试验,研究EPS混凝土强度、钢管埋置长度及保护层厚度对轻钢与EPS混凝土黏结性能的影响.结果表明:轻钢与EPS混凝土的黏结应力要比钢筋与普通混凝土的黏结应力小;峰值黏结应力随EPS混凝土强度和保护层厚度的增加有所提高;钢管埋置长度的变化对峰值黏结应力的影响不明显.基于试验结果,提出了轻钢与EPS混凝土的三段式黏结-滑移本构模型,计算值与试验值基本吻合.     

再生混凝土黏结滑移性能的试验研究

通过再生混凝土与钢筋的黏结锚固试件的拔出试验,得到了不同再生粗骨料取代率下再生混凝土与钢筋间的黏结-滑移曲线.基于试验结果的对比分析,研究了再生混凝土取代率、保护层厚度、锚固长度对再生混凝土黏结强度的影响,最后并对黏结-滑移本构关系进行了初步探讨.     

方钢管赤泥混凝土黏结滑移性能试验研究

制作了15个方钢管赤泥混凝土短柱试件进行推出试验,获得了方钢管赤泥混凝土的荷载-滑移曲线,研究了赤泥替代率、混凝土强度、长径比(埋置长度)、宽厚比对方钢管赤泥混凝土黏结滑移性能的影响。研究结果表明,方钢管赤泥混凝土荷载-滑移曲线经历了5个阶段,即无滑移段、上升段、下降段、二次上升段、二次下降段。黏结极限荷载随赤泥替代率的提高先增加后降低,赤泥替代率为5%时,黏结极限荷载达到最大;赤泥替代率为20%时,黏结极限荷载与标准钢管混凝土相当。黏结极限荷载随混凝土强度及长径比的增加而增加;随宽厚比的增加而减小。     

冻融循环后钢筋与再生混凝土黏结滑移性能及本构关系

为了研究钢筋与再生混凝土在不同冻融循环次数下的黏结滑移性能,通过对5组共75个试件进行中心拉拔试验,以保护层厚度、钢筋锚固长度、混凝土类型为变量,建立考虑位置函数的黏结滑移本构关系,并通过ANSYS有限元分析软件对再生混凝土黏结性能进行数值模拟.结果 表明:冻融后钢筋与再生混凝土的黏结性能略低于普通混凝土;相同冻融循环次数下,保护层厚度越大,钢筋锚固长度越短,则黏结强度和平均黏结刚度越大,峰值滑移量越小,其中保护层厚度对再生混凝土的黏结性能影响最大;冻融循环次数的增加,使得黏结应力加速向自由端传递,经历100次冻融循环后,自由端黏结应力峰值超过加载端.通过试验分析,获得了试件的黏结应力和滑移量沿锚固长度分布规律,并建立了考虑位置函数的钢筋与再生混凝土的黏结-滑移本构关系.     

冻融循环后钢筋与再生混凝土黏结滑移性能及本构关系

为了研究钢筋与再生混凝土在不同冻融循环次数下的黏结滑移性能,通过对5组共75个试件进行中心拉拔试验,以保护层厚度、钢筋锚固长度、混凝土类型为变量,建立考虑位置函数的黏结滑移本构关系,并通过ANSYS有限元分析软件对再生混凝土黏结性能进行数值模拟.结果 表明:冻融后钢筋与再生混凝土的黏结性能略低于普通混凝土;相同冻融循环次数下,保护层厚度越大,钢筋锚固长度越短,则黏结强度和平均黏结刚度越大,峰值滑移量越小,其中保护层厚度对再生混凝土的黏结性能影响最大;冻融循环次数的增加,使得黏结应力加速向自由端传递,经历100次冻融循环后,自由端黏结应力峰值超过加载端.通过试验分析,获得了试件的黏结应力和滑移量沿锚固长度分布规律,并建立了考虑位置函数的钢筋与再生混凝土的黏结-滑移本构关系.     

碳酸钙晶须对SHCC性能的影响

硬化水泥基复合材料（SHCC）是一种多相多尺度的高延性水泥基材料,常用的纤维通常为单一尺度的厘米长度的纤维,不能很好的实现对微米尺度裂缝的阻裂,厘米尺度纤维混杂微米尺度纤维可实现梯度阻裂效果。采用了微米尺度的碳酸钙晶须（CW）与厘米尺度的PVA纤维混杂制备SHCC材料,研究了CW对力学性能的影响,并通过SEM、TG-DTG、X射线衍射（XRD）等测试对CW增韧机理进行研究。结果表明,微米尺度的CW通过晶须桥连微裂缝,晶须拔出消耗能量,提高SHCC力学性能,发挥多尺度阻裂效果。与对照组相比,掺有2%CW试样的抗折强度和抗压强度分别提高20.9%、18.6%,薄板试样在四点弯曲载荷下呈现多缝开裂特征,展现出弯曲硬化现象。此外,CW的加入诱导一种水化产物-单碳酸盐的出现,其硬度和体积均大于单硫型水化硫铝酸钙（AFm）,有利于力学性能的提高。     

不同测试仪器检测黏结砂浆拉伸黏结强度的对比研究

通过对同一种黏结砂浆分别采用电子拉拔仪和手摇式拉拔仪进行拉伸黏结强度测试,对比分析实验结果表明,采用电子拉拔仪测得的拉伸黏结强度数据的离散性和测试结果的稳定性均优于手摇式拉拔仪。     

钢筋与钢纤维混凝土的黏结滑移性能及其关系模型

基于内贴应变片的钢筋与钢纤维混凝土局部黏结试件的拉拔试验,研究钢筋与不同强度钢纤维混凝土的黏结性能。通过对实测钢筋应变的分析,建立了以三次多项式表达的黏结应力分布函数,得到了各级荷载作用下钢筋与钢纤维混凝土黏结应力和相对滑移沿黏结区段的分布,进一步分析了钢纤维和混凝土强度对黏结性能的影响。结果表明,随钢纤维的体积率和混凝土强度的增大,黏结试件加载端附近的黏结应力提高,黏结应力极值总体向加载端靠拢;同时,加载端与自由端的滑移减小。最后,提出了能够较好反映钢筋与钢纤维混凝土受力过程的黏结-滑移关系模型。     

地聚物再生砖骨料混凝土与钢筋黏结-滑移试验研究

为解决地聚物再生砖骨料混凝土与钢筋的协同工作问题，进行了96个地聚物再生砖骨料混凝土与变形钢筋的中心拉拔试验，分析了再生砖骨料取代率(0、25%、50%、75%、100%)、矿渣掺量(25%、40%)、水胶比(0.45、0.5、0.55)、钢筋直径d(12～22 mm)、相对保护层厚度(2.63、4.19、5.75)、黏结长度(1d～8d)、养护条件(常温、80℃养护24 h)对黏结性能的影响。试验结果表明：提高保护层厚度、减小钢筋直径或减小黏结长度都可以提高黏结强度，有效防止地聚物再生砖骨料混凝土发生劈裂破坏；增大矿渣掺量、减小水胶比或采用80℃养护，都提高了地聚物再生砖骨料混凝土的抗压强度、抗拉强度和与钢筋的黏结强度，峰值滑移增大，但更容易发生劈裂破坏；随着再生砖骨料取代率的增大，黏结强度不断下降，再生砖骨料取代率50%时黏结强度下降19.77%～30.6%,再生砖骨料取代率100%时黏结强度下降37.0%～49.63%。根据试验结果，提出了地聚物再生砖骨料混凝土与变形钢筋的黏结-滑移模型，模型预测结果与试验结果吻合良好。     

低成本、低碳SHCC的制备及力学性能研究

为了解决传统应变硬化水泥基复合材料（以下简称SHCC）高成本和高水泥用量的问题，用国产PVA纤维和河砂分别全部取代传统SHCC中广泛使用的进口PVA纤维、超细石英砂，并用粉煤灰等质量部分取代50.0%、62.5%、75.0%的水泥，制备了低成本、低碳SHCC，研究了粉煤灰掺量和砂胶比对SHCC力学性能的影响，并用SEM观察了其微观形貌。结果表明：用国产PVA纤维和河砂可以制备出低成本、低碳SHCC；随着粉煤灰掺量的增加，试件的抗压、抗折和拉伸强度降低，但延性提升；随着砂胶比的增加，试件的抗压、抗折强度降低，拉伸强度提高，延性降低。     

型钢部分包裹混凝土黏结滑移性能试验研究

通过对4个型钢部分包裹混凝土试件进行推出试验,分析了界面埋置长度、混凝土强度对其黏结性能的影响,得出其黏结-滑移曲线,研究结果可为工程设计提供参考。     

角钢混凝土黏结滑移性能试验与数值模拟

为研究角钢混凝土界面黏结性能,以黏结长度、保护层厚度、混凝土强度为变化参数,设计了9个角钢混凝土试件。获取了加载端的荷载-滑移曲线,分析了各参数对极限黏结强度的影响; 提出了黏结界面极限黏结强度计算公式并与试验结果进行对比,两者吻合较好; 基于界面库仑摩擦准则和重启动分析技术建立了精细化有限元模型,实现了对黏结界面逐步剥离过程的准确模拟。基于研究参数提出了传递长度的计算公式,并与数值模拟进行了对比,证明了该公式的适用性。结果表明:角钢的肢尖具有强烈的致裂作用,推出过程中裂缝的发展将显著降低黏结强度; 极限黏结强度随混凝土强度提高和保护层厚度的增大而提高,但随黏结长度的增大近似呈线性降低趋势; 加载端荷载-滑移曲线包括化学胶结段、上升段、下降段和残余段4个阶段,各阶段界面黏结机理和黏结应力的组成均不相同; 黏结界面的破损从加载端向自由端逐步扩展,扩散过程中黏结应力的传递长度保持不变。     

XPS外保温系统黏结砂浆黏结强度试验方法研究

由于缺乏挤塑聚苯板(XPS)外保温系统黏结砂浆的相关标准,给工程检测和工程质量造成很多问题.在比较分析现有各参照标准的基础上,设计了适合XPS外保温系统黏结砂浆的黏结强度试验方法,并对影响砂浆与基材黏结强度的因素进行了研究,同时进行理论探讨.     

严酷环境混凝土结构耐久性修复材料——应变硬化水泥基复合材料耐久性能研究进展

混凝土耐久性问题是世界范围内所面临的一个难题,劣化混凝土结构由于耐久性不足而亟需修复。应变硬化水泥基复合材料(Strain hardening cementitious composites,简称SHCC)通过采用高模量的PVA(聚乙烯醇)纤维,基于微观物理力学原理优化设计而具有应变硬化特性和高韧性特征。采用SHCC对劣化混凝土结构进行修复,可大大改善其耐久性。概括了SHCC在收缩、疲劳和老化作用下,以及在冻融循环、干湿循环、高碱和氯盐环境中优异的耐久性能,表明SHCC可有效解决脆性的水泥基修复材料短期内再次开裂而导致的反复修补状况,显著延长严酷环境既有混凝土结构的使用寿命。     

高强不锈钢绞线网与ECC黏结-滑移关系模型

高强不锈钢绞线网与ECC的黏结是二者协同工作的基础,且黏结 滑移关系模型是其黏结性能的综合反映,故通过对17组51个高强不锈钢绞网增强ECC薄板试件进行单边拉拔试验,研究横向钢绞线间距、纵向钢绞线直径和相对锚固长度等因素对钢绞线网在ECC中黏结性能的影响规律。试验结果表明,横向钢绞线的设置可使黏结破坏由脆性破坏转变为延性破坏;高强不锈钢绞线网与ECC的黏结滑移曲线可分为5个阶段,分别为上升段、微降段、延性强化段、下降段和残余段。基于试验结果,对钢绞线网在ECC中的黏结破坏特征和黏结 滑移机理进行分析,在相关黏结-滑移关系模型的基础上,提出钢绞线网与ECC的黏结 滑移关系模型,并进行模型参数分析。所提模型及模型参数计算公式与试验结果吻合良好,能较好地反映钢绞线网与ECC的界面黏结滑移特征。