盐环境中冻融循环对钢筋与混凝土粘结性能影响

通过对盐水环境中经历了0、5、15、25次冻融循环的钢筋混凝土梁式试件的粘结性能试验,研究了冻融循环对钢筋与混凝土粘结性能的影响.结果表明,随冻融循环次数的增加,钢筋与混凝土的粘结强度降低;当冻融次数少于15次时,钢筋极限粘结荷载时的滑移变化不大,而冻融次数多于15次时滑移变化明显增大.所以,对于盐环境中经受冻融循环作用的钢筋混凝土结构,加强其耐久性设计非常重要.     

冻融循环和氯盐腐蚀对钢筋与混凝土黏结性能的影响

为了解不同环境对钢筋与混凝土黏结性能的影响,经冻融循环和氯盐腐蚀试验后,对试件进行了拔出测试.研究结果表明:钢筋与混凝土极限黏结强度和延性随冻融循环次数的增加而降低;钢筋腐蚀程度较低时,试件未产生锈胀裂缝,黏结强度较高,但延性较未腐蚀试件下降明显;试件腐蚀后,载荷-滑移曲线斜率增大,极限载荷对应的滑移减小;对于螺纹钢筋试件,当其冻融循环次数较少时,黏结性能无明显变化;光圆钢筋试件在冻融循环25次后,当加载到20kN时,钢筋能产生较大滑移,腐蚀后其黏结强度稍有提高,滑移减小,延性降低;钢筋应力经加载端向自由端逐渐降低,峰值靠近自由端,且随冻融次数的增加趋于平缓.根据试验实测结果并考虑黏结锚固位置,建立了冻融循环和腐蚀作用后钢筋与混凝土的黏结-滑移本构模型.     

超低温冻融循环下钢筋与混凝土的黏结性能

借助低温冰箱和超低温环境箱降温的方式,对7组21个试件分别进行了不同循环次数、不同温度变化的超低温冻融循环.通过对冻融循环后试件的中心拔出试验,得到了钢筋与混凝土的荷载-滑移曲线.结果表明,在循环次数较少的情况下,低温对钢筋与混凝土的荷载-滑移曲线形状影响不大,但对两者的黏结强度有明显的降低作用;在冻融循环中,20~-75,℃温度段对钢筋与混凝土的黏结强度降低作用明显,相比之下,-75~-120,℃温度段对钢筋与混凝土黏结强度的后续降低作用不明显;随着循环次数的增多,每次循环对于钢筋与混凝土黏结强度的降低作用逐渐减弱.     

冻融环境下地聚物混凝土和螺纹钢筋黏结性能的研究

寒冷地区临海、盐碱土壤或冰盐环境中的混凝土结构因遭氯离子腐蚀和冻融循环的共同作用使得钢筋与混凝土间的黏结性能劣化，甚至会导致构件过早失效。为了分析在冻融循环和氯离子腐蚀耦合作用下地聚物混凝土与螺纹钢筋间黏结性能的变化规律，通过拉拔试验研究了地聚物混凝土与螺纹钢筋在此环境下的黏结性能，分析了保护层厚度（40 mm、60 mm、67 mm）、盐溶液浓度（0 %、5 %、10 %）和冻融次数（0次、15次、30次、50次）对极限黏结强度及黏结—滑移曲线的影响。结果表明：盐冻循环和水冻循环试件与未冻融试件破坏模式相同，均为劈裂破坏；但与未冻融的试件相比，极限黏结强度总体上降低，经过50次冻融循环后，盐冻和水冻试件的极限黏结强度为未冻融试件的56 %~67 %和80 %左右；最后，基于试验数据，提出考虑冻融次数和盐溶液浓度影响作用下地聚物混凝土劈裂抗拉强度以及极限黏结强度的拟合公式，以期为混凝土结构的工程应用提供理论参考。     

冻融环境下引气剂对钢筋与混凝土黏结性能影响的试验研究

针对冻融环境下钢筋与混凝土结构黏结性能劣化的问题开展试验研究。以引气剂掺入量和冻融循环次数为变动因素制作了3批共9组钢筋混凝土试件,采用快速冻融试验和钢筋中心拔出试验方法,研究了冻融环境下不同掺量引气混凝土与钢筋之间的黏结应力、滑移量,对比分析了引气剂对冻融环境下钢筋与混凝土黏结性能的影响规律。试验结果表明,掺入一定量引气剂可使试件的冻融损伤现象得到缓解,冻融环境下钢筋混凝土的黏结性能得到明显改善。     

冻融循环作用后钢筋与混凝土粘结性能试验研究

试验研究了3种螺纹钢筋和1种光圆钢筋在经受0、15、30和50次冻融循环作用后,混凝土粘结性能的变化,得到了冻融循环作用后拔出荷载与钢筋滑移量的关系曲线,分析了4种钢筋遭受冻融循环作用后的粘结性能变化规律.结合拔出试验试件的破坏形态和混凝土冻融破坏机理,分别探讨了光圆钢筋和螺纹钢筋与混凝土在冻融循环作用后粘结性能的退化机理.冻融循环作用后,钢筋与混凝土粘结性能下降,峰值荷载减小,钢筋的峰值滑移量增加.     

钢筋直径对保温混凝土冻融后粘结锚固性能的影响

钢筋与混凝土之间的粘结锚固性能是二者共同作用的基础,冻融循环作用会对钢筋混凝土结构造成不可逆的影响。通过拉拔试验研究了不同直径的钢筋对冻融循环作用后保温混凝土(TIC)粘结锚固性能的影响,重点分析了钢筋直径和冻融循环次数对峰值荷载、粘结滑移曲线和峰值滑移的影响。研究结果表明:当钢筋直径不变时,随着冻融循环次数的增加,TIC的粘结锚固性能逐渐下降,峰值荷载减小,峰值滑移量增加;当冻融循环次数不变时,随着钢筋直径的增加,峰值荷载减小,峰值滑移量减小;冻融循环100次时,钢筋直径为10 mm和12 mm的TIC试件均发生拔出破坏,钢筋直径为16 mm时,破坏形式为劈裂破坏;钢筋直径12mm的NC试件破坏形式为拔出—劈裂破坏;经过100次冻融循环后,TIC试件与钢筋的粘结性略优于普通混凝土(NC)试件。     

经受疲劳荷载与冻融循环作用后混凝土动态性能研究

采用微宏观结合的方法来研究疲劳荷载与冻融循环作用下混凝土动态性能的劣化规律和损伤机理,对混凝土试件先分别进行冻融循环、疲劳加载和先疲劳加载后冻融循环等3种损伤试验,再进行不同应变率下的单轴动态抗压试验.研究不同应变率下试件的表观损伤、质量损失、相对动弹性模量和抗压强度的劣化,并结合扫描电子显微镜(SEM)对损伤后的微观形貌进行机理分析.研究表明:仅受冻融作用和先疲劳后冻融作用时,随冻融次数的增加,试件的质量均呈先增后降的趋势,相对动弹性模量均呈逐渐降低趋势. SEM微观试验结果表明先疲劳后冻融作用下,冻融循环使得混凝土内部裂缝数量和宽度均有明显增加,导致混凝土抗压强度随冻融循环次数的增加而逐渐降低.先受疲劳荷载再受冻融循环作用的混凝土,在冻融次数和疲劳次数相同时,抗压强度随应变率的增加逐渐增大.相比混凝土仅受冻融循环作用,疲劳荷载历史对混凝土的抗冻性有显著劣化作用.受疲劳荷载和冻融循环作用后的混凝土具有明显的应变率效应,而且混凝土损伤越严重,其强度对应变率越敏感.     

冻融损伤对再生混凝土耐久性及与钢筋粘结性能分析

制作掺入引气剂和未掺入引气剂的100％粗骨料取代率的再生混凝土RC1和RC2两组试件以及掺入引气剂和未掺入引气剂的普通混凝土NC1和NC2两组试件,并分别对经过不同次数冻融循环试件的抗压强度、质量损失率、动弹性模量损失率进行研究。结果表明,冻融后各组试件的抗压强度、质量损失率及动弹性模量损失率均降低,对于添加引气剂的NC1和RC1两组试件损失较小,其中RC1组试件在200次冻融后抗压强度损失接近40％,质量损失率达0．5％,动弹性模量损失率38．5％。100％取代率并加入引气剂的ZRC组试件冻融后进行中心拨出实验,发生劈裂破坏和钢筋拔出破坏2种形式。再生粗骨料混凝土与钢筋的极限粘结应力均随冻融次数的增加而降低,200次冻融后极限粘结应力下降33．5,荷载滑移曲线既有上升段也有下降段。     

开孔板加劲型压型钢板加固混凝土界面黏结-滑移机理

为研究开孔板(perfobond leiste,PBL)加劲型压型钢板加固混凝土界面黏结-滑移机理,首先设计了3组试件进行推出试验,分析了其破坏形态、极限荷载值和滑移量,然后在试验基础上建立了有限元模型,分析了PBL连接件极限荷载值的影响参数.研究结果表明:PBL连接件破坏分为弹性阶段、塑性阶段和破坏阶段3个阶段,试件破坏时混凝土出现贯通裂缝,底部混凝土剥落,试件为混凝土剪切破坏,且为延性破坏.影响PBL连接件极限承载力的参数主要有贯穿钢筋、黏结摩擦力、混凝土强度、开孔直径和PBL厚度,其中贯穿钢筋影响最明显,有贯穿钢筋的试件比无贯穿钢筋的试件极限承载力提高了约73.8％,贯穿钢筋也可以提高极限滑移量,增加延性.黏结摩擦力通常作为安全储备,混凝土强度和开孔直径的增加也可显著提高极限承载力,而PBL厚度影响不显著,开孔钢板强度对极限承载力基本无影响.     

冻融循环作用后方钢管混凝土短柱性能研究

为研究冻融循环作用对方钢管混凝土短柱的影响,本试验以冻融循环次数为参数对冻融循环作用后方钢管混凝土短柱的力学性能进行了研究。试验得到了冻融循环作用下方钢管混凝土短柱的受压破坏模式,荷载—位移曲线以及荷载—应变曲线,并分析了冻融循环次数对方钢管混凝土短柱极限承载力,位移延性以及初始刚度的影响。根据试验现象,将破坏模式分为2种。研究表明:方钢管混凝土短柱的力学性能如极限承载力,位移延性以及初始刚度受冻融循环作用影响重大。具体表现为试件的极限承载力随冻融次数增加而逐渐下降,且冻融循环次数越大,极限承载力下降幅度愈明显;对于试件的初始刚度,其随着冻融循环次数的增加而减小;另外,冻融循环作用对方钢管混凝土短柱的延性系数影响较大,表现为随冻融循环次数的增加,延性系数随之增加。     

再生粗骨料取代率对圆不锈钢管再生混凝土黏结性能的影响

为研究圆不锈钢管再生混凝土黏结性能,考虑再生粗骨料取代率不同设计了5个圆不锈钢管再生混凝土试件进行往复推出试验。根据试件破坏现象、黏结强度-滑移量曲线及荷载-钢管应变曲线等,分析试件黏结界面处的传力机制、黏结破坏类型、极限黏结强度及对应的滑移量。研究表明:黏结强度-滑移量曲线呈三段式分布,反复加载对黏结强度影响较大,黏结强度随再生粗骨料取代率的提高而逐渐降低。通过回归分析提出考虑再生粗骨料取代率、混凝土强度两个参数的黏结强度实用计算公式。     

钢-再生混凝土界面黏结机制及强度计算方法

为研究型钢、钢管与再生混凝土界面黏结作用机制,采用服役超50a的混凝土作为再生粗骨料来源,设计了31个试件进行推出试验,试验考虑了配钢形式、再生粗骨料取代率、长径比及混凝土强度等级4个变化参数对钢-再生混凝土黏结性能的影响.试验获取了各试件加载端和自由端的荷载-滑移曲线,并基于实测结果得到了3种钢与再生混凝土的界面黏结强度,分析了各变化参数对黏结强度的影响,探讨了钢-再生混凝土界面黏结强度的计算方法,推导了黏结剪力传递长度的计算公式.研究结果表明,钢-再生混凝土试件的加载端起滑均比自由端发展得早;型钢试件的黏结强度大于圆钢管试件,而圆钢管试件又大于方钢管试件;随再生粗骨料取代率的增加,试件的黏结强度略呈增大之势;随着混凝土强度的提高,试件的黏结强度有一定提高;方钢管与再生混凝土的黏结强度随长径比的增大而减小.     

锈蚀钢筋与TRC约束混凝土黏结滑移本构关系

采用试验和理论分析相结合的方法,基于电化学锈蚀中心拉拔试验,研究在有无纤维编织网增强混凝土(TRC)约束下,对不同电化学锈蚀率变形钢筋与混凝土界面黏结性能的影响,并且对试件破坏形态以及黏结滑移曲线等进行了分析研究.研究结果表明:在无TRC约束的情况下,锈蚀钢筋与混凝土极限黏结应力随锈蚀率增加而降低,尤其是混凝土产生锈胀裂缝后极限黏结应力下降明显;TRC约束对锈蚀钢筋与混凝土的黏结性能尤其是锈蚀程度较大的试件有很好的改善作用;对于产生锈胀裂缝的试件,TRC约束具有良好的限制试件开裂以及提高极限黏结应力的作用,同时TRC约束对维持锈蚀钢筋与混凝土的黏结刚度也有明显效果;最后建立了TRC约束混凝土与锈蚀钢筋上升段的黏结滑移本构关系.     

高温下型钢混凝土黏结滑移性能研究

高温下型钢与混凝土之间的黏结滑移对型钢混凝土结构高温下的力学性能具有重要影响,为了研究高温下型钢混凝土的黏结强度与滑移特性,进行18个高温下型钢混凝土短柱推出试验及3个常温下的对比试验.试验结果表明:高温下型钢混凝土短柱试件的荷载-滑移曲线与常温下大体相似,分为上升段、下降段、残余段.随着温度的升高和最高温度持续时间的增大,型钢与混凝土之间的极限黏结强度和残余黏结强度不断降低,与极限黏结强度相对应的滑移减小,与残余黏结强度项对应的滑移加大.在试验结果基础上,构建了高温下型钢混凝土黏结滑移本构模型,提出了本构模型中极限黏结强度、残余黏结强度及相应滑移的计算方法,计算结果与试验结果基本相符,研究成果为高温下型钢混凝土构件考虑黏结滑移影响的数值模拟分析提供了条件.     

冻融循环与持续荷载共同作用下FRP片材-混凝土界面黏结性能的退化行为

为研究冻融循环影响下纤维增强复合材料(FRP)外贴加固混凝土结构的界面性能,通过双面剪切试验研究冻融循环与持续荷载共同作用下FRP片材-混凝土界面黏结性能的退化行为。在经历最大200次冻融循环作用后,对试件进行静态加载,并采用数字图像相关法量测试件表面的全场位移,进而计算界面黏结滑移关系。试验结果表明:冻融循环作用对FRP片材-混凝土界面的极限承载力、极限滑移、FRP最大应变、最大剪应力、界面断裂能等均有明显的削弱作用,界面黏结滑移曲线退化显著;预加荷载的存在加剧了冻融循环作用后界面黏结性能的退化;冻融循环作用前后界面的破坏模式也发生了显著改变。     

持载和冻融循环对CFRP-高强混凝土界面的影响

目的研究持续荷载与冻融循环共同作用下CFRP-高强混凝土的界面粘结性能.方法利用自制的持续加载装置对CFRP-高强混凝土试件施加不同等级的持续荷载并经过100次冻融循环后,通过双面剪切试验对界面的粘结性能进行研究.结果100次冻融循环作用后混凝土强度增长了1.4%.持载冻融作用下,CFRP片材的弹性模量最大差值没有超过4%.在12 kN的持续荷载和100次冻融循环共同作用下,破坏荷载与常温环境下的对比试件相比降低了1.6%,而极限端部滑移增加了1.5%,持载冻融条件并没有对破坏荷载和极限端部滑移产生显著影响,但在靠近加载端附近产生损伤区域,此区域内界面的剪切模量降低,界面破坏形态也发生了明显的变化.结论高强混凝土和CFRP片材有良好的抗冻性,在持载冻融环境下,CFRP加固高强混凝土结构具有较好的耐久性.     

冻融和疲劳作用下约束混凝土抗压性能试验

为研究疲劳荷载与冻融循环作用下箍筋约束混凝土的单轴抗压性能,对历经不同冻融循环次数与疲劳加载次数下的约束混凝土试件进行单轴受压破坏试验,得到了其应力-应变全曲线,分析了其抗压强度、峰值应变与弹性模量的变化规律,并与经受冻融循环作用与疲劳荷载作用的素混凝土的无量纲化应力-应变全曲线作对比,探讨了箍筋对混凝土的约束效应。结果表明:约束混凝土的抗压强度与弹性模量随疲劳加载次数与冻融循环次数的增加而不断降低;峰值应变则在冻融0～100次期间增大较快,冻融100～200次期间变缓,冻融200～300次期间再次加快;冻融循环作用和疲劳荷载作用一定程度上削弱了箍筋的效果,但经受冻融循环作用与疲劳荷载作用后的约束混凝土,箍筋的约束效果仍较为明显。     

高温后方钢管再生混凝土界面黏结性能及本构方程

为了揭示高温后方钢管与再生混凝土的界面黏结性能，以最高经历温度（T）、再生 粗骨料取代率（γ）为变化参数，设计并完成了20个试件高温后的推出试验. 通过试验观察了试 件的受力破坏过程及形态，获取了试件加载端和自由端的荷载-滑移曲线，分析了各变化参数 对界面黏结性能及界面损伤发展过程的影响规律，并提出了相应的黏结强度的计算公式及黏 结滑移本构方程 . 结果表明：试件加载端和自由端的荷载-滑移曲线形态基本一致，但加载端 的初始滑移发生相对更早，曲线形态可以分为T≤200 ℃和T≥400 ℃两类；界面黏结性能整体上 相比方钢管普通混凝土较差（相应的黏结性能平均差距范围约为3.10%~19.05%）；随着经历温 度的升高，黏结强度及黏结抗剪刚度先减小后增大，界面耗能能力则逐渐增大；随着再生粗骨 料取代率的提高，黏结强度逐渐减小，而黏结抗剪刚度和界面耗能能力则均呈现先增大后减 小再小幅恢复的变化趋势；界面初始黏结损伤的发生在T=600 ℃时明显推迟，并随再生粗骨料 取代率的提高表现出逐渐提早的趋势，而T≤400 ℃时经历温度及再生粗骨料取代率对其影响 均不大；黏结损伤发展速度随经历温度和再生粗骨料取代率的升高呈现先增大后减小的变化 趋势.     

耐久性损伤耦合效应对钢筋混凝土框架节点抗震性能研究

目的研究耐久性损伤耦合效应对钢筋混凝土结构框架节点的抗震性能的影响.方法考虑非线性粘结滑移,利用ABAQUS有限元分析软件建立钢筋混凝土梁柱节点非线性模型,分析混凝土保护层碳化、梁纵筋锈蚀、冻融循环三者的耦合效应对钢筋混凝土梁柱节点抗震性能的影响.结果在三种损伤因素共同作用下,当钢筋的锈蚀率从5%增加到10%时,试件的累积耗能能力和极限位移全部发生急剧衰减,试件的抗震性能严重退化;在碳化、冻融及钢筋锈蚀率为10%的情况下,滞回曲线出现弓形,试件的承载力及延性均急剧下降;随着混凝土的碳化,试件承载力提高的同时延性在逐渐降低.结论无论钢筋锈蚀率、混凝土保护层的碳化或冻融循环次数,其中任何一种损伤量的增加,均会导致试件抗震能力的下降;而当三者同时作用时,对边节点的抗震性能影响最为严重.