钢纤维膨胀混凝土与钢筋粘结性能研究

为探讨钢纤维与膨胀剂的联合增强作用对变形钢筋与混凝土粘结性能的影响,采用不同的膨胀剂和钢纤维掺量,进行了变形钢筋与钢纤维膨胀混凝土的粘结拔出试验,量测了钢筋的拔出力和钢筋自由端的滑移,测得了其拔出粘结－滑移曲线;分析了钢纤维与膨胀剂联合作用对粘结强度和粘结破坏延性的影响;给出了与混凝土本身抗拉性能相关的、与试验结果符合良好的粘结强度计算公式。     

RC类活性粉末混凝土钢筋锚固性能试验研究

为了研究RC类活性粉末混凝土与钢筋的粘结锚固性能,分别以RC类活性粉末混凝土抗压强度、钢纤维体积掺量、钢筋直径和钢筋的粘结长度为参数,设计制作了22组试件。对试件采用中心拔出试验,获得各试件的试验数据。对试验数据的分析结果表明:随着RC类活性粉末混凝土抗压强度的增大,混凝土与钢筋间极限粘结强度呈线性增长;钢纤维的掺入量能有效延缓裂缝的发展;钢筋与混凝土间极限粘结强度随钢筋直径的增大而减小,且钢筋与RC类活性粉末混凝土的粘结长度越长,粘结应力分布越不均匀。基于试验数据提出了RC类活性粉末混凝土与钢筋极限粘结强度计算公式,进而采用中心点法并参考现有混凝土设计规范中关于钢筋锚固长度的计算方法,建立了RC类活性粉末混凝土与钢筋粘结锚固长度的计算公式。     

高强钢筋与活性粉末混凝土黏结性能的试验研究

通过54个立方体中心拉拔、6个立方体偏心拉拔、6个棱柱体中心拉拔、6个板式中心拉拔共计72个拉拔试件,研究高强钢筋与活性粉末混凝土(RPC)的黏结性能,包括极限拉拔荷载、极限黏结应力、自由端初始滑移荷载、峰值荷载对应的自由端滑移量与荷载-滑移全曲线等。探讨钢筋埋长、保护层厚度、钢筋直径、活性粉末混凝土强度变化、钢纤维掺率等因素对黏结性能的影响规律。研究表明:①钢筋埋长增加,极限拉拔荷载与自由端初始滑移荷载增加,极限黏结应力与峰值荷载对应滑移量减小;埋长从3d增加到4d,荷载过峰值后下降变快,然后荷载又逐渐上升;埋长增加到5d、6d时,钢筋被拔断。②保护层厚度增加,极限拉拔荷载、极限黏结应力、自由端初始滑移荷载、峰值荷载对应滑移量均增加,曲线下降段变缓。③RPC强度增加,极限黏结应力与初始滑移荷载增加,荷载过峰值后下降变快,在最高强度H3型RPC试件中,荷载下降后又上升,钢筋拔出过程变快。④钢筋直径、钢纤维掺率增加,曲线下降段变缓。⑤高强钢筋与RPC黏结性能良好。在试验的基础上确定试验测定黏结强度的合理埋长,建立计算临界锚固长度的公式,拟合极限黏结应力与保护层厚度、相对埋长之间的关系式。     

重复荷载作用后钢筋与自密实混凝土黏结应力-滑移关系研究

以自密实混凝土强度、新拌混凝土工作性能和粉煤灰掺量为变量,制作了3个系列共36个钢筋与自密实混凝土黏结试件和1个系列共4个钢筋与普通混凝土黏结试件,进行了重复荷载作用后钢筋与自密实混凝土的黏结应力-滑移关系研究。采用电液伺服加载装置进行重复加载及黏结拉拔试验,探讨了重复荷载作用后钢筋与自密实混凝土的黏结应力-滑移关系的特点,重点分析了各因素对各阶段黏结刚度及各特征点如残留滑移、劈裂点、残余点等的影响。试验结果表明:重复荷载作用后试件拉拔试验的破坏形态分为拔出破坏、钢筋拉断和劈裂破坏,对于拔出破坏的试件其黏结应力-滑移曲线包含滑移段、劈裂段、下降段、残余段等,而对于其余试件则只包含滑移段和劈裂段;自密实混凝土强度对各阶段黏结刚度和特征点的黏结应力、滑移的影响较大,与单调拔出结果相比,自密实混凝土强度越高,滑移段的刚度比越大、下降段的刚度比越小;粉煤灰掺量和扩展度大于600 mm时对各阶段黏结刚度和各特征点参数的影响相对较小。在此基础上,根据各因素的影响程度并考虑公式运用的方便性,回归得到重复荷载作用后钢筋与自密实混凝土黏结-滑移本构关系式。     

钢纤维纳米混凝土粘结强度影响因素研究

采用Losberg粘结试验和中心粘结试验,研究基体混凝土强度、纳米SiO_2掺量、钢纤维体积掺量对钢纤维纳米混凝土粘结强度的影响,并获得粘结应力-滑移曲线。结果表明:钢纤维纳米混凝土的粘结强度随着基体混凝土强度和钢纤维掺量的增大而提高;纳米Si O2掺量在0.5%~1.0%区间对钢纤维纳米混凝土的初始强度和极限强度增加作用明显。     

钢-聚丙烯混杂纤维陶粒混凝土与钢筋黏结锚固性能试验研究

为了研究钢-聚丙烯混杂纤维陶粒混凝土与变形钢筋的黏结锚固性能,克服陶粒混凝土韧性差及其与钢筋黏结性能不佳的缺陷,对16组不同混杂比的钢纤维、聚丙烯纤维陶粒混凝土试件进行中心拉拔试验,得到混杂纤维掺量对陶粒混凝土与钢筋黏结破坏形态、黏结强度以及黏结滑移曲线的影响规律。采用能量法量化评价混杂纤维对黏结滑移的影响,利用试验数据计算得到钢-聚丙烯混杂纤维陶粒混凝土与钢筋的临界锚固长度。结果表明:钢-聚丙烯混杂纤维陶粒混凝土拉拔试件的破环形态为拔出破坏,延性较好; 黏结滑移曲线具有完整的上升段和下降段,钢纤维和聚丙烯纤维混掺对黏结强度可产生正混杂效应,钢纤维对黏结性能的改善起主导作用,聚丙烯纤维次之; 混杂纤维能大幅提升黏结滑移曲线的上升段及下降段能量吸收值,明显改善黏结韧性和变形能力; 混杂纤维陶粒混凝土的临界锚固长度较未掺纤维时可减小23%; 掺入钢-聚丙烯混杂纤维能显著改善陶粒混凝土与变形钢筋的锚固黏结性能,提高黏结延性,减小陶粒混凝土与变形钢筋的的锚固长度。     

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%。     

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.     

玄武岩纤维混凝土与钢筋粘结锚固性能试验与分析

为了研究玄武岩纤维混凝土(BFRC)与钢筋粘结锚固性能,对18个中心拔出试件和9个梁式试件进行加载试验,获得各级荷载下加载端、自由端滑移量及钢筋应变,得到了粘结应力-滑移曲线和粘结应力沿锚固长度的曲线分布。试验结果表明:随着玄武岩纤维的掺入,钢筋与混凝土粘结锚固性能未表现出有利影响,极限粘结强度有所降低;掺入长度为25mm纤维的混凝土与钢筋的极限粘结强度优于掺入长度为15mm纤维的混凝土与钢筋的极限粘结强度;混凝土强度的提高有利于改善玄武岩纤维混凝土与钢筋粘结锚固性能,混凝土相对保护层厚度对粘结锚固性能影响不大;锚固钢筋的应变曲线整体呈下凹形,沿锚固长度逐渐递减;粘结应力沿锚固长度呈多峰曲线;基于试验数据建立的玄武岩纤维混凝土与钢筋粘结应力-滑移本构关系可以为玄武岩纤维混凝土的理论与工程设计提供参考依据。     

碳纤维布约束下钢纤维混凝土与腐蚀钢筋黏结性能的试验研究

为研究碳纤维布加固对腐蚀钢筋与钢纤维混凝土黏结性能的效用,采用外加电流法对96个预埋钢筋-钢纤维混凝土试件进行加速腐蚀,腐蚀完成后横向包裹两层单向碳纤维布;通过拉拔试验研究纤维布约束对腐蚀钢筋与钢纤维混凝土黏结性能的影响规律,并与普通混凝土试验结果进行对比分析,探讨钢筋种类、保护层厚度、腐蚀率、纤维布约束及钢纤维等对黏结性能的影响规律。研究表明:①碳纤维布约束使螺纹钢筋试件破坏模式由钢纤维混凝土劈裂破坏转变为钢筋拔出破坏,且碳纤维布约束使钢纤维混凝土试件的极限黏结强度提高,黏结-滑移曲线的下降段变缓;②钢筋种类、保护层厚度显著影响钢纤维混凝土试件的峰值黏结强度,螺纹钢筋试件的峰值黏结强度约为光圆钢筋试件的2.0～2.7倍,保护层厚度由40mm增大到60mm时,试件峰值黏结强度提高;③当腐蚀率小于5%时,腐蚀钢筋与钢纤维混凝土峰值黏结强度随着腐蚀率增大有所提高;当腐蚀率大于5%时,腐蚀钢筋与钢纤维混凝土峰值黏结强度降低;④在相同约束条件下,钢纤维混凝土峰值黏结强度比普通混凝土提高22.5%～61.5%,在峰值拉拔荷载下对应的滑移量较大,且光圆钢筋钢纤维混凝土试件黏结-滑移曲线的下降段比普通混凝土更为平缓。