高温下钢筋与混凝土粘结锚固性能试验研究

为研究温度对钢筋与混凝土粘结性能的影响,通过制作30个标准立方体试块、8个温度场试件及15个中心拉拔试件,分别完成了室温(20℃)、100℃、200℃、400℃、600℃下标准立方体试块抗压试验与抗拉劈裂试验、拉拔试件温度场试验及中心拉拔试验.分析了高温作用对混凝土抗压强度与抗拉强度的影响,根据温度场试验研究结果,提出一种简易的高温下中心拉拔试验方法,在此基础上研究了高温下钢筋与混凝土粘结性能退化规律.基于Harajli模型综合考虑温度对粘结强度、峰值滑移及试件破坏模式的影响,提出了高温下钢筋与混凝土粘结-滑移本构模型.试验结果表明:高温下混凝土强度、钢筋与混凝土的粘结强度随温度升高整体呈下降趋势,但在100℃时发生陡降现象,高温下钢筋与混凝土的粘结强度变化趋势与混凝土抗拉强度相近.最后提出了高温下钢筋与混凝土的粘结-滑移本构模型,并验证了模型的适用性.     

高温后全轻页岩陶粒混凝土与钢筋的拉拔试验研究

钢筋与混凝土的高温粘结性能是结构抗火设计和灾后评价的依据.通过全轻页岩陶粒混凝土(ALWSCC)与335级Φ16 mm月牙肋钢筋(CRB)和光圆钢筋(PSB)分别经历20℃(常温)、300 ℃、400 ℃、500℃后的拉拔试验,分析了高温导致粘结性能劣化的特征参数,并与普通混凝土(NWC)和再生混凝土(RAC)进行了比较.结果 表明:高温不仅造成混凝土色泽变化、表面疏松、缺棱掉角现象及沿CRB顺筋裂纹(宽度分别为0.03～0.1 mm、0.1～0.18 mm和0.18 ～0.22 mm),而且破坏形式从拔出破坏到劈裂破坏和劈裂-拔出破坏;τ-S曲线整体下降、峰值粘结应力残余强度(αr0)降低、峰值滑移系数(βS0)增大和峰前耗能减小;但月牙肋对拉拔荷载的贡献率却均在85％左右;以αr0和βS0作为评判指标,上述三种混凝土中ALWSCC具有更好的抗火性能;以抗压和劈拉残余强度及上述粘结性能指标作为判断条件,可将500℃作为临界温度以指导试验设计和火灾评价.     

不同掺合料混凝土与锈蚀钢筋间粘结-滑移力学性能试验研究

采用中心拉拔法对普通混凝土(PC)、水泥基渗透结晶防水混凝土(CCCW)、聚丙烯纤维混凝土(PFRC)与热轧带肋钢筋进行粘结-滑移试验。通过电化学锈蚀方法对钢筋进行加速锈蚀,研究锈蚀后钢筋与混凝土粘结性能。结果表明:在混凝土中引入适量聚丙烯纤维及水泥基渗透结晶防水材料能够显著提升其对钢筋的极限粘结强度,分别提高了20.8%、6.8%;无论是否添加掺合料,钢筋-混凝土拉拔试件的极限粘结力均随着锈蚀率的增大呈线性下降趋势。基于锈蚀构件拉拔试验结果,拟合出不同混凝土的极限粘结强度与锈蚀率计算公式,发现随着锈蚀率的增大,聚丙烯纤维及水泥基渗透结晶防水材料能减缓钢筋-混凝土极限粘结强度下降速度。     

水泥橡胶沥青混凝料与公路面层粘接性能研究

为了研究水泥橡胶沥青混凝土公路路面层间粘接性能,在原材料中掺入6.0%的水泥,借助车轮碾压制备试件。分析车轮轮胎接地压力,采用三维有限元模型展示路面结构,考虑不同行车方向和弹性弹簧部分粘弹性,构建剪切模量和拉拔模量方程。在低温-10、常温20、高温40℃状态下,测试复合试件直接剪切、拉拔力学性能,并分析不同温度区间层间粘接程度变化规律。结果表明,所研究方法剪切强度和拉拔强度与实际研究过程中的数值一致,粘接强度仅在40℃下与实际值存在最大为0.05 N/mm²的误差。     

页岩陶粒混凝土梁的受弯承载力试验研究

通过对16根陶粒混凝土梁和1根普通混凝土梁进行了受弯对比试验,研究了钢筋和陶粒对混凝土梁受弯承载力的影响.结果表明:素陶粒混凝土梁的破坏是由两条贯穿裂缝引起的脆性破坏,其破坏机理是以陶粒破坏为主,破坏断面裂缝贯穿粗集料;混凝土梁的受弯承载力随着陶粒强度和钢筋配筋率的增加呈上升趋势;陶粒的粒径及级配、保护层厚度和钢筋的直径对混凝土梁的承载力也有一定影响.     

粉煤灰陶粒轻骨料混凝土循环受压力学性能试验研究

以强度等级、陶粒预湿时间为变量,设计制作6组陶粒轻骨料混凝土试件进行循环轴压试验,研究粉煤灰陶粒混凝土的力学性能.试验观察了试件破坏形态,获取了试件全过程应力-应变曲线及力学特征参数,深入分析了混凝土强度等级、陶粒预湿时间对陶粒轻骨料混凝土峰值应力、塑性应变、刚度退化及能量耗散的影响规律.研究结果表明:陶粒轻骨料混凝土在循环荷载作用下主要发生竖向劈裂的脆性破坏;随着陶粒预湿时间的增长,试件峰值强度有所提高,但增幅不大;试件塑性应变随循环加载次数增加而增长,混凝土强度等级、骨料预湿时间对其影响不大,采用了幂函数对标准化塑性应变与标准化循环峰值应变的关系进行了拟合,效果良好;轻骨料强度等级越高,刚度退化过程越为缓慢,能量耗散降低;循环加载末期,所有试件能量耗散随着加载次数增加而呈幂函数形式降低.     

纤维素醚和砂率对全轻混凝土性能影响研究

重庆地区率先在楼面保温中大规模应用全轻混凝土技术,由于陶粒是多孔结构,密度比水小,造成全轻混凝土施工过程中陶粒易上浮,并且和易性差、易泌水.针对这些问题,采用在其中掺入适量纤维素醚对全轻混凝土改性.本次实验主要研究了砂率、纤维素醚掺量的变化对全轻混凝土强度、干密度的影响.研究结果表明:适宜的砂率能提高全轻混凝土强度、改善和易性,在全轻混凝土施工中应严格控制砂率.适量的纤维素醚能大大改善全轻混凝土的工作性能、减少上浮,提高强度.     

GFRP筋与混凝土粘结性能试验研究

基于40个试件的试验,对GFRP筋试件和钢筋试件的粘结破坏进行了研究。试验结果表明,拔出端存在明显的应力集中现象;两种试件的破坏粘结强度接近,仅与混凝土的极限拉应力有关;破坏过程中GFRP试件比钢筋试件表现出了更好的延性。本文提出了筋材的混凝土保护层临界厚度确定公式,考虑了影响临界厚度的主要因素:即筋材粘结强度、混凝土单轴抗拉强度和筋材直径,建议GFRP筋混凝土保护层厚度不能简单采用钢筋混凝土的,即应通过试验提出合理的取值。     

预留孔钢筋浆锚搭接试验研究及可靠度分析

钢筋搭接的可靠性是影响预制装配式混凝土结构整体性的关键.为确定预留孔钢筋浆锚搭接的搭接长度,完成了36个试件的拉拔试验,建立了极限搭接长度的计算式,并基于中心点法进行了可靠度分析.结果表明,除3个试件发生锚固破坏外,其余33个试件均发生钢筋拉断破坏,建立的极限搭接长度计算结果与试验结果符合较好,并给出了具有可靠度保证的预留孔钢筋浆锚搭接长度.     

FRP锚钉锚固长度对FRP加固混凝土构件拉拔性能影响的试验研究

FRP锚钉是能有效阻止FRP加固混凝土构件界面剥离的前沿方法.为了测定FRP锚钉的不同锚固长度对FRP加固混凝土构件粘结性能的影响,采用拉拔试验,参照ACI规范的试验方法,测定了不同锚固长度下FRP加固混凝土构件的拉拔荷载.试验用不安装锚钉的控制试件和安装了15 mm、30 mm、45 mm三组FRP锚钉的试验试件,结果发现,锚固长度不同,FRP加固混凝土构件的破坏模式也各不相同,主要表现为混凝土内部浅层剥离、混凝土锥形破坏、混凝土锥形破坏联合锚钉部分拉拔破坏、混凝土浅层剥离联合锚钉断裂破坏以及FRP加固层内部浅层剥离联合部分混凝土浅层剥离破坏;FRP锚钉的锚固长度越长,加固试件的粘结性能越好;混凝土圆柱体抗压强度设计为30 MPa时,FRP锚钉的锚固长度应不得小于30 mm.试验结论可以为FRP锚钉的设计制作提供参考.     

BFRP筋与蒸养混凝土粘结性能研究

为研究BFRP筋与混凝土粘结性能,将BFRP筋混凝土试件蒸养8h后再各标养3d及28d,对试件进行中心拉拔试验。研究不同龄期试件破坏形态及试件粘结强度随混凝土强度和粘结长度变化的规律,利用1st Opt软件对试件粘结强度与影响因素关系进行二次非线性曲面拟合。结果表明,试件主要破坏形态为BFRP筋拔出和混凝土劈拉破坏;与粘结长度相比,混凝土强度对不同龄期试件的粘结强度影响较显著,C40比C25增幅达29.1%,17.5d比7.5d降幅达21.4%;1st Opt软件拟合的粘结强度公式为确定不同混凝土强度、不同粘结长度下试件不同龄期的粘结强度值提供理论依据。     

钢筋锈蚀后与再生混凝土间粘结滑移性能试验研究

为研究螺纹钢筋锈蚀后与再生混凝土间粘结滑移性能,采用室内加速通电锈蚀方法,分别以再生骨料取代率(0％、50％、100％)及目标钢筋锈蚀率(0％、0.5％、1.5％、2.5％)为主要参数,完成了两种水灰比下23组钢筋-再生混凝土试件的拉拔试验,获得了再生混凝土与不同锈蚀程度螺纹钢筋间的荷载-滑移曲线.基于试验结果,分析了再生骨料取代率、钢筋锈蚀率对钢筋-再生混凝土间起始滑移粘结强度、极限粘结强度、粘结模量、粘结滑移曲线的影响.研究结果表明:随着锈蚀率增加,钢筋与再生混凝土间的极限粘结强度、起始滑移粘结强度与极限粘结强度的比值呈下降趋势;再生混凝土胀裂后,钢筋与再生混凝土间的粘结刚度显著退化,一旦再生混凝土开裂后,粘结刚度下降幅度不明显.     

冻融循环作用后橡胶混凝土与钢筋锚固性能试验研究

在混凝土中掺入橡胶粉制成橡胶混凝土,既可对废旧轮胎进行高附加值利用,又可提高混凝土的抗裂、耐磨、抗滑、减振、降噪等多方面路用性能.为研究冻融循环作用后橡胶混凝土与钢筋的锚固性能,采用钢筋开槽内贴应变片的方法,快速冻融后做中心拉拔试验,研究了冻融循环次数以及橡胶掺量对橡胶混凝土与钢筋锚固性能的影响.试验结果表明:掺入5％、10％的橡胶粉,有利于冻融循环作用后钢筋与混凝土间的锚固性能;未经冻融循环的橡胶混凝土试件与橡胶粉掺量为0％的试件相比,橡胶掺量为15％的混凝土试件极限粘结强度下降56％,而橡胶掺量为5％、10％的试件极限粘结强度几乎没有下降;冻融循环至125次,橡胶掺量为5％、10％、15％的混凝土试件粘结强度分别下降60％、58％、50％,与未掺橡胶混凝土粘结强度相比下降幅度减小了约8％.     

光圆钢筋与混凝土界面粘结滑移本构模型研究

对配置光圆钢筋的既有混凝土结构进行承载性能评估时,钢筋与混凝土界面粘结性能优劣是评价该类混凝土结构的重要内容.为此,制作了4组光圆钢筋的中心拉拔试件和2组变形钢筋对比试件,选取粘结长度、钢筋表面形式为主要变量对粘结性能进行试验研究,并通过4组铝合金拉拔试件对比分析光圆筋与混凝土界面的粘结机理.研究结果表明:光圆钢筋的粘结强度显著小于变形钢筋的粘结强度,平均约为变形钢筋粘结强度的18.3%;光圆钢筋的粘结强度主要由化学粘着力和界面摩擦力构成,而铝合金的粘结强度则由化学粘着力构成,平均约为光圆钢筋粘结强度的10%;增加粘结长度后,光圆钢筋的粘结强度随之增大,但铝合金筋的粘结强度无明显变化.进一步基于试验结果及理论分析,建立了光圆钢筋与混凝土界面的粘结-滑移本构模型,并通过已有试验数据对建议模型进行了验证,吻合较好.     

页岩陶粒混凝土长龄期力学性能和耐久性能研究

为测定页岩陶粒混凝土的长龄期力学性能和耐久性能，在同坍落度和同水灰比的条件下配制了两种强度的页岩陶粒混凝土和碎石混凝土。研究结果表明：两种强度的页岩陶粒混凝土均达到设计强度标号；28d后页岩陶粒混凝土抗压、抗折强度继续增长，且抗折强度增幅较碎石混凝土大；页岩陶粒混凝土的抗冻性和抗渗性优于碎石混凝土；页岩陶粒混凝土的干缩性和耐磨性与碎石混凝土相当。     

陶粒混凝土的破坏损伤数值模拟

全轻陶粒混凝土作为一种常见的轻骨料混凝土,具有非常好的工程前景,特别是在高层建筑和装配式结构方面。然而,目前对于陶粒混凝土的研究主要在宏观层次。在细观层次上,将陶粒混凝土视为由陶粒、水泥砂浆、陶粒-水泥砂浆界面过渡区构成的三相复合材料,采用M-T均匀化理论,通过对比试验结果验证模型参数的准确性。同时,建立陶粒混凝土细观二维模型,进一步研究陶粒混凝土的破坏损伤机理及裂缝发展规律。结果表明,通过合理的陶粒混凝土配合比设计,在陶粒等体积取代碎石下配制出可以满足LC35强度等级的陶粒混凝土,且符合规范对于轻骨料混凝土的密度要求。通过对陶粒混凝土二维150 mm×150 mm的构件进行模拟,发现陶粒混凝土的抗压破坏是从界面过渡区开始产生裂缝,随后裂缝贯穿陶粒并进一步扩展直至陶粒混凝土达到极限荷载强度;通过对陶粒混凝土劈裂抗拉的数值模拟,陶粒混凝土的端部裂缝一部分贯穿骨料,一部分沿着骨料与砂浆的界面区域发展。     

冷热循环下纤维混凝土与高强钢筋间粘结强度损伤模型

通过对普通混凝土(PC)、钢纤维混凝土(SFRC)、聚丙烯纤维混凝土(PFRC)与HRB500E钢筋进行冷热循环作用后的中心拉拔试验,研究不同类型混凝土的劣化机理,分析冷热循环对PC、SFRC、PFRC的质量损失、相对动弹性模量以及粘结强度的影响。试验结果表明:冷热循环后,混凝土的质量损失和动弹性模量损失增加,钢筋与混凝土的粘结强度下降;掺入钢纤维、聚丙烯纤维的试件,其粘结强度衰减有所减弱,并且聚丙烯纤维的抑制效果更为明显。结合试验数据,对国内外的Petersen模型、Xu模型和Wu模型进行对比分析,同时考虑冷热循环对相对动弹性模量和相对粘结强度的影响,基于Weibull概率分布理论和强度衰减模型,建立了纤维混凝土与高强钢筋间粘结强度劣化模型,并通过本文数据对其进行了验证,粘结强度实测值与计算值比值的平均值为0.97,标准差为0.07,两者吻合良好,可为冷热环境下纤维混凝土结构耐久性设计提供理论参考。     

玄武岩-钢纤维页岩陶粒混凝土力学性能实验研究

轻质混凝土因在保温隔热性能、抗震性能和抗渗性能方面的良好表现，在建筑施工中得到了广泛的应用。基于此，制备了页岩陶粒轻质混凝土试样，并添加了玄武岩纤维和钢纤维改善其力学性能，利用室内试验方法测试了16组不同纤维掺量混凝土的表观密度、单轴抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度，分析了页岩陶粒混凝土力学性能随纤维掺量的变化规律，给出了页岩陶粒混凝土力学性能最佳的混杂纤维掺量。研究结果表明：页岩陶粒混凝土的干表观密度随玄武岩纤维和钢纤维掺量的增大而增大，且玄武岩纤维小于钢纤维；当玄武岩和钢纤维总体积掺量在1.6%附近时，混杂纤维页岩陶粒混凝土显示出了比素混凝土更为良好的抗压强度、抗拉强度和抗折强度；由于相同条件下钢纤维对页岩陶粒混凝土力学性能的改善效果要略优于玄武岩纤维，因此在保持混杂纤维总体积掺量不变的前提下，建议钢纤维的体积掺量应略大于玄武岩纤维。     

轻质高强陶粒混凝土的性能研究

基于轻质陶粒与普通混凝土材料的差别,采用体积法设计配合比,以黏土陶粒、页岩陶粒作为粗集料,普通砂作为细集料,配制轻质高强混凝土。利用水灰比、陶粒等变量不断优化原材料配合比,调控混凝土坍落度、表观密度与强度,通过对比试验,得到轻质高强混凝土。结果表明:表观密度为1 913 kg/m3的页岩陶粒混凝土28 d强度可达到66.7 MPa;表观密度为1 951 kg/m3的黏土陶粒混凝土28 d强度可达到50.9 MPa。标准养护后的强度要高于自然养护后的强度。     

页岩陶粒预湿处理对轻集料混凝土的强度和抗冻性的影响

研究了页岩陶粒经不同程度预湿处理后轻集料混凝土强度和抗冻性(采用快冻法)的变化规律,研究结果表明：随着页岩陶粒预湿程度的增加,轻集料混凝土早期强度明显降低,后期强度变化不大,而强度增长率明显增大。随着页岩陶粒预湿程度的增加,轻集料混凝土的抗冻性有所降低,但仍能满足300次冻融循环要求。煮沸处理的页岩陶粒混凝土,含气量为4％时,经300次冻融循环,相对动弹性模量仍达85％以上;提高含气量达5％时,页岩陶粒预湿程度对轻集料混凝土的抗冻性的影响不大。同时对抗冻机理做了初步探讨。