养护龄期对再生保温混凝土黏结锚固性能的影响

将建筑废弃混凝土经过破碎、清洗、分级等一系列工序加工成再生粗骨料,然后以30%的质量分数取代天然粗骨料配制成再生保温混凝土(RATIC),采用中心拔出试验,研究养护龄期对RATIC黏结锚固性能的影响。结果表明:随着养护龄期的延长,钢筋与再生保温混凝土的黏结锚固性能提高;钢筋直径为12 mm时,再生保温混凝土试件均发生剪切破坏,钢筋直径为18 mm时,养护龄期为14、28 d时也发生剪切破坏,钢筋直径为25 mm时,试件均发生劈裂破坏;不同钢筋直径的试件28 d的极限黏结强度相比14 d分别提高7.4%、9.5%、12.4%,56 d的极限黏结强度相比28 d分别提高6.7%、11.2%、24.1%。     

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。     

矿渣风积沙混凝土力学性能试验研究

为了研究矿渣和风积沙对混凝土强度的影响,设计制作了一批单掺矿渣(取代率为0%～30%)替代等质量的水泥、单掺风积沙(取代率为0%～30%)替代等质量的河沙和复掺矿渣(取代率为30%)、风积沙(取代率为0%～30%)替代等质量的水泥和河沙的混凝土试块,对其进行抗压强度、劈裂强度、抗折强度试验研究,以及通过拉拔试验对不同风积沙取代率的矿渣风积沙混凝土黏结强度进行对比研究,并采用扫描电镜(SEM)对混凝土微观结构形貌进行分析。结果表明：单掺矿渣和风积沙情况下,风积沙对混凝土抗压强度和劈裂强度提高的作用比矿渣更显著,但矿渣和风积沙取代率的提高会使混凝土抗折强度降低;复掺矿渣和风积沙能够有效提高混凝土的抗压强度、劈裂强度以及混凝土与钢筋间的黏结强度,其中,矿渣和风积沙的取代率均为30%时,混凝土的力学性能相对较好。     

沙漠砂混凝土与钢筋黏结性能试验研究

在我国西部沙漠砂资源丰富的背景下,探究沙漠砂对钢筋与混凝土黏结性能的影响,制作中心拉拔试验,通过对不同沙漠砂取代率和不同粉煤灰掺量下的钢筋与混凝土的黏结强度进行试验研究。根据黏结滑移曲线,分析沙漠砂取代率和粉煤灰掺量对钢筋和混凝土黏结强度、极限位移、破坏模式的影响。研究结果表明：直径16 mm钢筋混凝土试件在锚固长度较短导致脆性劈裂破坏的情况下,钢筋与混凝土的黏结强度随沙漠砂取代率的增加呈先上升后下降的趋势;粉煤灰掺量为20%时,对两者的黏结强度提升最大。     

钢-聚丙烯混杂纤维陶粒混凝土与螺纹钢筋的黏结力学特性

为研究钢-聚丙烯混杂纤维陶粒混凝土与钢筋的黏结性能,开展了16组不同混杂纤维掺量陶粒混凝土的立方体抗压强度、劈裂抗拉强度试验,得到了混凝土力学性能随混杂纤维掺量的变化规律。通过钢筋-混凝土黏结性能试验,得到螺纹钢筋与混凝土的极限黏结强度、峰值滑移及试件破坏形态等。基于试验实测黏结强度数据,建立了钢-聚丙烯混杂纤维陶粒混凝土极限黏结强度计算式,该式考虑了未掺加纤维的陶粒混凝土立方体抗压强度、钢纤维和聚丙烯纤维特征参数、钢筋直径、混凝土保护层厚度、黏结长度等参数。基于试验实测黏结强度和滑移值,采用三段式(上升段、水平段、下降段)表达式建立了可描述钢-聚丙烯混杂纤维陶粒混凝土与变形钢筋的黏结滑移模型。     

钢纤维高强陶粒混凝土与钢筋的粘结性能试验研究

主要通过42个局部粘结的中心拔出试验,研究不同钢纤维体积率、不同钢筋直径和不同钢纤维长径比对钢纤维高强陶粒混凝土与钢筋粘结性能的影响;用能量吸收和等效粘结强度评价了钢纤维高强陶粒混凝土与钢筋之间的粘结韧性。试验结果表明:不掺钢纤维的高强陶粒混凝土的破坏形式为劈裂破坏,掺钢纤维的高强陶粒混凝土的破坏形式为钢筋拔出破坏;在其他条件相同的情况下,钢纤维掺量越高其极限粘结强度越高(相对于不掺钢纤维的陶粒混凝土,钢纤维体积率为0.5%,1%,1.5%时,其极限粘结强度分别提高了6.7%,13.4%,18.6%);直径为22mm的钢筋的极限粘结强度比直径为16mm的钢筋的极限粘结强度低12.3%。     

聚丙烯纤维锂渣混凝土与HRB500钢筋的黏结特性

为研究聚丙烯纤维锂渣混凝土与HRB500钢筋的黏结特性,以聚丙烯纤维掺量(0、0.6、0.9、1.2、1.5 kg/m³)和锂渣取代水泥量(0、20%)为变量,通过中心拉拔试验研究了聚丙烯纤维掺量与锂渣取代量对黏结性能的影响。基于Tepfers黏结强度理论,结合试验结果,考虑纤维对黏结强度的影响,提出未配箍筋的纤维混凝土黏结强度理论分析模型。结果表明：锂渣取代水泥量为20%的试件,其极限黏结强度较普通混凝土提高21.9%,峰值滑移增大4.0%;随着聚丙烯纤维掺量的增加,聚丙烯纤维锂渣混凝土试件的极限黏结强度先提高后降低,当聚丙烯纤维掺量为0.9 kg/m³时达到最大,极限黏结强度较普通混凝土试件提高33.1%,峰值滑移降低7.9%。将试验结果与目前国内外广泛应用的BPE模型、XU模型和CMR模型进行对比分析,提出适用于聚丙烯纤维锂渣混凝土与HRB500钢筋的黏结滑移本构模型。     

HRB400钢筋与钢纤维再生混凝土黏结性能及影响因素分析

设计了28组拉拔试件,研究了不同钢纤维体积掺量、再生骨料取代率、钢筋直径和锚固长度对HRB400钢筋与钢纤维再生混凝土黏结滑移性能的影响。结果表明,随着再生骨料取代率的增加,试件的黏结强度下降;与再生骨料取代率为0相比,当再生骨料取代率为100%时,试件的黏结强度下降幅度最大;随着钢纤维掺量的增加,试件的黏结强度整体呈上升趋势,极限荷载下钢筋自由端的滑移值也相应增加;钢筋直径增大时,其黏结强度有所降低;有效锚固长度增大时,黏结强度出现了不同程度的下降,且有效锚固长度为5d时的极限黏结强度最大。     

钢纤维、硅粉再生骨料混凝土钢筋锚固性能试验研究

采用正交的试验方法,通过对84个试件的拉拔试验来探讨再生混凝土与钢筋之间的黏结锚固性能。试验结果表明:1)混凝土保护层厚度、钢筋的截面形状对黏结锚固的破坏模式影响较大;2)自由端滑移值滞后于加载端的滑移,而且滞后因素主要与锚固长度、钢筋直径有关;3)再生粗骨料掺量为30%拉拔试件达到极限黏结力所用时间相比普通混凝土和再生粗骨料掺量为50%的试件所需时间较长,其原因有待进一步探讨;4)钢筋与混凝土的黏结性能随着混凝土保护层的增加而提高,随钢筋直径的增大而减弱。     

变形钢筋与橡胶混凝土黏结性能的试验研究

采用中心拉拔试验对变形钢筋与橡胶混凝土的黏结性能进行了研究,分析了橡胶颗粒掺量、橡胶颗粒粒径、改性方法和钢筋直径对黏结强度的影响。结果表明,钢筋与橡胶混凝土黏结和普通混凝土一样,受力过程分为胶结阶段、强度上升直线段和强度上升曲线段,只是橡胶混凝土各阶段的黏结强度较普通混凝土低。钢筋与橡胶混凝土的黏结强度随橡胶颗粒掺量的增加和粒径的减小而减小;随着变形钢筋直径增大,其与橡胶混凝土的黏结强度先增大后减小;水洗和Na OH改性处理在提高钢筋与橡胶混凝土的黏结强度方面效果不明显。     

BFRP筋与地聚物混凝土黏结性能试验研究

通过对51个玄武岩纤维复合材料（BFRP）筋-地聚物混凝土界面黏结试件进行中心拉拔试验,分析了BFRP筋与地聚物混凝土的界面黏结破坏机理,研究了BFRP筋表面形式（浅螺纹、喷砂和深螺纹）、直径d（12、16 mm和20 mm）、黏结长度（2.5d、5d和7.5d）、地聚物混凝土强度等级（C30、C40和C50）及混凝土保护层厚度（20、45 mm和69 mm）等因素对BFRP筋-地聚物混凝土界面性能的影响,并与9个BFRP筋-普通混凝土界面黏结试件中心拉拔试验结果进行比较。试验结果表明：BFRP筋-地聚物混凝土界面黏结强度与BFRP筋-普通混凝土界面黏结强度基本相同;BFRP筋表面形式对其黏结性能影响较大,直径为12 mm时,浅螺纹、喷砂和深螺纹BFRP筋与地聚物混凝土的黏结强度分别为15.33、20.49 MPa和22.66 MPa;随着FRP筋直径和黏结长度的增加,BFRP筋与地聚物混凝土黏结强度降低,而随着混凝土强度和和保护层厚度的增加,黏结强度提高。通过CMR和mBPE模型对试验所得黏结应力-滑移曲线进行拟合,发现CMR模型能够较为准确的描述BFRP筋与地聚物混凝土间的黏结应力-滑移关系。     

钢-混凝土粘结预测的人工神经网络模型

提出人工神经网络模型来模拟传统的带肋钢筋和混凝土之间的粘结性能,目的是预测钢筋从混凝土混合物中拔出的极限荷载(第一神经网络模型)或抗压强度(第二神经网络)以及根据RILEM试验设计的不同钢筋直径的拔出极限荷载。采用112个带肋钢筋(直径为10mm、12mm)以及三种不同混凝土配合比的拔出试验结果数据库,对神经网络模型进行训练。根据反向传播算法,进行多层感知器训练。第一个模型(ANN-6)有6个输入:钢筋直径、水灰比、砂石比、级配、水泥种类和混凝土龄期。第二个模型(ANN-2)有2个输入:钢筋直径、混凝土抗压强度,两个模型的输出均为极限拔出荷载。研究结果显示:所采用的模型预测精度高、误差低、具有鲁棒性。从鲁棒性方面,第一个模型(ANN-6)比第二个模型(ANN-2)更精确。将混凝土的成分作为输入参数,而不是混凝土的强度,对于带肋钢筋-混凝土界面的局部现象更具代表性。     

Artificial neural network model for steel–concrete bond prediction

In this paper, an Artificial Neural Network (ANN) is proposed for modelling the bond between conventional ribbed steel bars and concrete. The purpose is to predict the ultimate pull-out load from the concrete mix constituents (first ANN model) or the compressive strength (second ANN model) and from the steel bar diameter according to the RILEM test configuration [RILEM. Essai portant sur l’adhérence des armatures du béton: essai par traction. Materials and Structures 1970; 3 (3) 175–78]. The ANN models were implemented using an experimental database of 112 pull-out test results performed with ribbed bars 10 mm or 12 mm in diameter and three concrete mixes with different constituent proportions. A Multi-Layer-Perceptron was trained according to a back-propagation algorithm. The first model has six inputs (ANN-6): the diameter of the ribbed bar, the water to cement ratio, the gravel to sand ratio, the crushed to rolled gravel ratio, the type of cement and the concrete maturity. The second model has two inputs (ANN-2): the diameter of the bar and the concrete compressive strength. The ultimate pull-out load was the output data for both models.The results show that the implemented models have good prediction and generalisation capacity with low errors. The ANN-6 model is more accurate, regarding the generalisation capacity, than the ANN-2 model. Concrete mix constituents as input parameter, instead of the compressive strength, are more representative of the local phenomenon at the steel-ribs-to-concrete interface.     

奥氏体不锈钢筋与混凝土黏结性能试验及有限元分析

通过11组33个奥氏体不锈钢筋混凝土中心拉拔试验,研究钢筋直径、保护层厚度、锚固长度、混凝土强度及配箍率对试件破坏现象、黏结应力-滑移曲线、极限黏结强度的影响,并与1组3个普通碳素钢筋混凝土试件、1组3个铁素体不锈钢筋混凝土试件进行对比,分析3种类型钢筋与混凝土黏结性能的差异。基于试验数据,统计回归出奥氏体不锈钢筋与混凝土黏结强度的计算公式。运用ABAQUS有限元分析软件,对不同锚固长度拔出试件进行非线性有限元模拟分析,并将模拟结果与试验结果进行对比分析。结果表明:奥氏体不锈钢筋与混凝土的极限黏结强度要略低于普通碳素钢筋,但略好于铁素体不锈钢筋;荷载-位移曲线和极限荷载值与试验所得结果吻合较好。     

芯柱自密实混凝土与钢筋握裹强度的试验研究

采用拔出试验,对芯柱自密实混凝土和普通混凝土与钢筋握裹强度进行了对比试验研究.结果表明:不管是光圆钢筋还是带肋钢筋,芯柱自密实混凝土与钢筋握裹强度均高于普通混凝土,并对其机理进行了初步探讨,为自密实混凝土应用于芯柱提供了依据.     

钢筋-中高强度再生混凝土黏结滑移性能梁式试验研究

为研究钢筋与再生混凝土黏结滑移性能,进行了13个梁式试件的钢筋-中高强度再生混凝土黏结性能试验。研究了钢筋外形、锚固长度、混凝土强度、再生骨料取代率对钢筋-再生混凝土黏结滑移性能的影响。结果表明：再生粗骨料混凝土取代率为33%~66%、细骨料为天然砂时,钢筋-再生混凝土黏结强度与普通混凝土接近;再生粗骨料取代率100%、再生细骨料取代率50%以上时,钢筋-再生混凝土黏结性能明显退化;与普通混凝土相比,再生粗骨料混凝土的相对混凝土强度黏结效率系数有所提高;变形钢筋与再生混凝土的黏结强度明显好于光圆钢筋;钢筋与再生混凝土的黏结强度随钢筋相对锚固长度增大而减小;拟合所得的黏结-滑移本构模型,其计算值与试验值吻合良好。     

Experimental study on bond strength of interface between steel fiber reinforced reactive powder concrete and steel tube

为研究钢管-钢纤维活性粉末混凝土（RPC）界面黏结强度,共进行了27根钢管-RPC试件的推出试验,主要参数包括钢管壁厚、钢纤维体积掺量和养护温度。试验研究发现：钢管-RPC的荷载-滑移全过程曲线不同于普通钢管混凝土,具体表现为钢管-RPC的荷载-滑移曲线无明显初始峰值点,且曲线出现二次上升段;试验参数中养护温度、钢管壁厚和钢纤维体积掺量对钢管-RPC界面初始黏结强度和极限黏结强度的影响规律不同;钢管壁厚从1.41mm增大到3.45mm,初始和极限黏结强度分别提高了68%和64%;养护温度由20℃增加到90℃后,初始和极限黏结强度分别提高了30%和11%;不同体积掺量范围内钢纤维对黏结强度影响规律不同,表现为体积掺量从0%增加到1%时初始和极限黏结强度分别降低了2%和11%,而从1%增加到3%时初始和极限黏结强度分别提高了54%和21%。     

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。     

玄武岩纤维复合筋与混凝土握裹强度的试验研究

玄武岩纤维复合筋是我国战略性新兴产业重点产品。玄武岩纤维复合筋为无机材料,与混凝土基体有很好的兼容性,耐海水腐蚀性好,在替代钢筋用于海洋地材混凝土方面具有很大潜力。对比测试了玄武岩纤维复合筋与淡水河砂混凝土、玄武岩纤维复合筋与海水海砂混凝土、钢筋与淡水河砂混凝土、钢筋与海水海砂混凝土的握裹强度,试验发现玄武岩纤维复合筋与混凝土握裹强度比钢筋与混凝土握裹强度高;玄武岩纤维复合筋与海水海砂混凝土的握裹强度比玄武岩纤维复合筋与淡水河砂混凝土握裹强度高;玄武岩纤维复合筋与混凝土握裹强度极差较大。     

石墨烯/环氧涂层钢筋与混凝土的黏结性能

选取4种直径(14、18、22、25 mm)、4种涂层(3种石墨烯/环氧涂层、1种无涂层)的钢筋制作钢筋混凝土中心拉拔试件,研究涂层中石墨烯掺量对钢筋混凝土黏结性能的影响.结果表明:涂层钢筋与混凝土间的黏结性能比普通无涂层钢筋试件差;涂层钢筋混凝土与无涂层钢筋混凝土的极限黏结强度之比随着钢筋直径的增加而减小;石墨烯掺量...