高温下钢筋与混凝土的黏结性能试验与分析

为研究钢筋混凝土构件在高温下的黏结性能,制作了25个中心拉拔试件及8个温度场试件,同时制作了标准立方体试块.对钢筋、标准立方体试块及中心拉拔试件分别进行室温(20℃)、100℃、200℃、400℃和600℃加温,完成了高温后钢筋抗拉强度试验、高温下标准立方体试块劈裂抗拉强度试验、温度场试验及中心拉拔试验.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的方法,阐述不同温度下钢筋强度、混凝土抗拉劈裂强度及钢筋与混凝土黏结性能的退化规律,并从混凝土的力学性能退化角度分析了高温环境对黏结强度的影响,并以割线刚度的方法定量地研究了高温对黏结刚度的影响.试验结果表明:高温后钢筋强度在低于400℃时变化不大,高温下混凝土劈裂抗拉强度基本呈线性下降,且高温下钢筋与混凝土的黏结强度变化趋势与混凝土抗拉强度衰减趋势相近.以滑移量0.015mm为临界点,黏结刚度与温度的关系曲线呈现两种不同变化形式.     

高温后横向压力对带肋钢筋与高强混凝土间粘结的影响

配制C100高强混凝土,分别浇筑成混凝土立方体抗压试块和特制的黏结试块.对立方体试块和黏结试块进行200,300,400,500,600℃的高温试验,测量不同温度经历下高强混凝土的残余抗压强度和基于损伤的黏结强度,并分析横压力与黏结强度的关系.对高温后高强混凝土的表观特征和带肋钢筋与高强混凝土黏结强度的退化机理进行研究,为火灾后高强混凝土结构鉴定及加固提供技术支持和理论依据.     

高性能混凝土抗压强度现场检测方法

目的研究回弹法、超声回弹综合法、先装拔出法、后装拔出法和钻芯法在高性能混凝土强度检测上的适用性.方法对5个强度等级C60、C70、C80、C90、C100的高性能混凝土试件分别进行5种现场检测方法试验,并进行同条件试块立方体抗压强度试验,根据试验结果进行拟合分析及误差分析.结果得到5种检测方法检测高性能混凝土强度的测强公式,其相关性与精确度均较理想,且钻芯法误差最小,回弹法误差最大.结论 5种检测方法操作简便,均适用于高性能混凝土现场检测,可为工程实践提供依据.     

不同混杂纤维掺量混凝土高温后的力学性能

通过对120多块立方体混凝土试块进行高温后力学性能试验,测定聚丙烯纤维和混杂纤维(聚丙烯纤维和钢纤维)增韧高性能混凝土的高温残余强度,研究聚丙烯纤维和混杂纤维对混凝土在800℃高温残余力学性能的影响以及不同含量的钢纤维对混杂纤维混凝土高温性能的影响.实验结果表明:800℃后混杂纤维混凝土残余抗压强度剩余54%,抗拉强度剩余32%,钢纤维能有效提高高性能混凝土的残余强度,聚丙烯纤维对高性能混凝土残余力学性能的影响很小.     

保护层厚度对受拉与受压粘结强度的影响

针对不同混凝土保护层厚度,分别进行了12个拔出试验和18个推出试验,并对试验结果进行了对比与分析.结果表明：当保护层厚度较小时,无论是拔出试件还是推出试件,均发生劈裂破坏;当保护层厚度较大时,推出试件钢筋被缓缓推出,混凝土没有开裂;增加混凝土保护层厚度既可以提高钢筋的受拉粘结强度,也可以提高钢筋的受压粘结强度;混凝土保护层厚度在一定限值范围内对钢筋受拉粘结强度影响较大.     

HRBF500钢筋与混凝土粘结滑移本构关系研究

在分析HRBF500细晶高强钢筋与混凝土粘结试件的拔出试验的基础上,通过粘结应力与粘结滑移的定量观测,建立HRBF500细晶高强钢筋与混凝土粘结滑移本构关系模型,并利用该模型探讨了HRBF500钢筋与混凝土τ-s曲线的变化规律,最后比较了不同基体间τ珋-s珋曲线的差异,为HRBF500钢筋与混凝土粘结试件的有限元分析提供依据.     

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.     

改性土体材料的抗压强度试验研究

为改善新疆地区传统土坯砌体民居的素土体建筑材料的性能,通过在素土中掺和麦秸秆或粗砂,形成改性土体材料.参照混凝土抗压试验标准,制作了4种尺寸素土体材料的立方体抗压强度试验试块,并制作了边长100mm的改性土体材料立方体试块.通过试块的抗压强度试验对比分析,研究其抗压强度和变形能力,提出了掺和麦秸秆和粗砂的最佳比例范围.试验结果表明,在素土中掺和麦秸秆或粗砂,可提高抗压强度和极限位移.     

浅谈砼强度及在工程中的应用

砼试块强度的定义：结构构件的混凝土强度应采用标准试件的混凝土强度,即按标准方法制作的边长为150mm的标准尺寸的立方体试件,在温度为20±3℃,相对湿度为90％以上的环境或水中的标准条件下,养护至28d龄期时按标准试验方法测得的混凝土立方体抗压强度。     

钢筋半套筒灌浆连接高温后的力学性能试验研究

为避免装配式混凝土结构中钢筋半套筒灌浆连接在火灾后发生失效而造成严重后果,制作了27个14 mm钢筋半套筒灌浆连接试件,并通过高温后的单向静力拉伸试验研究其高温后的力学性能. 试验结果表明,钢筋半套筒灌浆连接试件高温后存在钢筋拉断、钢筋刮犁式拔出2种破坏模式,且浇水冷却使试件更容易出现后一种破坏模式;试件在拉伸过程中灌浆端连接钢筋与套筒之间会产生相对滑移,且随着外部温度的升高滑移量呈现非线性的增长趋势;基于600 ℃高温后的试验结果,依据已有黏结强度公式,给出了避免试件灌浆段钢筋在高温后发生刮犁式拔出破坏的建议;通过对试件弹性阶段的钢筋滑移量进行近似分析,得到了高温后自然冷却条件下钢筋滑移量与温度的二次函数关系曲线.     

套筒约束灌浆料与钢筋黏结强度试验研究

为了对装配式混凝土结构中套筒灌浆连接接头钢筋与灌浆料的黏结性能进行研究，设计了30个灌浆套筒连接节点进行拉拔试验，研究了钢筋锚固长度、灌浆料抗压强度、灌浆料厚度和钢筋直径四个参数对黏结强度的影响.试验结果表明：随着锚固长度增加，钢筋与灌浆料之间的黏结强度降低；随着灌浆料抗压强度增加，钢筋与灌浆料之间的黏结强度增加；随着灌浆料厚度的增加，黏结强度降低，对于12 mm的钢筋，当灌浆料厚度在9 ~ 11 mm之间时，灌浆料厚度对黏结强度影响较小，当灌浆料厚度超过11 mm时，影响显著增加；黏结强度随着钢筋直径的增加而增大.根据试验量测的套筒应变和隔离体受力平衡模型，得到了黏结强度与约束应力、灌浆料抗压强度的关系式，可供工程实际中套筒灌浆连接节点锚固长度取值参考.     

基于拉拔试验的GFRP筋与砂浆粘结性能研究

为了获得玻璃纤维筋与砂浆间的合理粘结性能参数,本文采用室内拉拔试验和数值模拟反演分析相结合的手段开展了相关研究.通过开展不同筋材直径与不同砂浆强度下的筋材拉拔试验,得到了不同工况下的粘结强度-滑移量曲线,探明了筋材直径与砂浆强度对GFRP筋粘结强度的影响规律.基于室内拉拔试验结果,采用有限差分软件FLAC~(3D)模拟再现了GFRP筋拉拔试验,对软件中的粘结性能参数进行了反演分析,修正得到了GFRP筋灌浆体刚度和黏聚强度的计算公式.研究结果表明:GFRP筋与砂浆间的粘结强度与筋材直径成负相关,与砂浆强度成正相关;在缺乏筋材拉拔试验数据时,纤维筋锚杆极限粘结强度宜取灌浆体抗压强度的五分之一,以求得灌浆体黏聚强度;纤维筋锚杆灌浆体刚度可采用普通钢筋锚杆灌浆体刚度计算公式获取,但应乘以位于(1/10, 1/15]区间内的折减系数.     

纤维水泥砂浆用先装拔出法检测强度的制订标准研究

借鉴混凝土抗压强度检测方法,对采用9种强度等级纤维水泥砂浆(聚丙烯纤维水泥砂浆、聚乙烯醇纤维水泥砂浆及钢纤维水泥砂浆)加固的混凝土构件加固层进行先装拔出试验,对预留的纤维水泥砂浆试块进行标准立方体抗压强度试验,利用最小二乘法对得到的试验数据进行线性拟合,从而得到3种纤维水泥砂浆强度测强公式,最后对测强公式进行相关性评价,由评价结果可以看出,两者之间线性关系较好.该方法具有较高的精度和实用性,可在工程实践中推广应用.     

锈蚀钢筋混凝土粘结强度试验

通过对配筋混凝土试块的实验室快速锈蚀,研究了锈蚀钢筋混凝土粘结强度的变化规律,并采用ICT技术观测了混凝土锈蚀裂缝。研究表明,混凝土保护层锈蚀裂缝沿钢筋径向的发展具有明确的方向性,且随着锈蚀率的增大,锈蚀试块呈现显著的脆性劈裂破坏特征,粘结强度与极限滑移量的衰减受锈蚀量、混凝土保护层厚度以及混凝土抗拉强度等影响,建立了以锈蚀产物厚度、混凝土相对保护层厚度与抗拉强度为独立参数的锈蚀钢筋混凝土粘结强度经验公式,与国内外实验结果的对比验证了模型的合理性。     

碳纤维布加固对腐蚀钢筋与混凝土粘结性能的影响

正确评估FRP(Fiber Reinforced Polymer)加固对腐蚀钢筋与混凝土粘结性能的影响是确定FRP加固效果的重要问题之一.本文采用外加电流加速腐蚀法对96个预埋钢筋的试件进行腐蚀,腐蚀完成后横向包裹2层单向碳纤维布;通过拉拔试验研究了碳纤维布加固、钢筋种类、保护层厚度及腐蚀率对腐蚀钢筋与混凝土粘结性能的影响规律,探讨了拉拔破坏机理.研究表明:(1)碳纤维布约束使螺纹钢筋试件破坏模式由混凝土劈裂破坏转变为钢筋拔出破坏;(2)钢筋种类、保护层厚度是影响钢筋峰值粘结强度的主要因素,螺纹钢筋试件的峰值粘结强度约为光圆钢筋的2倍;(3)当实际腐蚀率小于5%时,碳纤维布约束对提高钢筋峰值粘结强度作用较小,腐蚀试件峰值粘结强度与未腐蚀试件峰值粘结强度之比(简称比峰值粘结强度)提高约5%—7%,但碳纤维布约束使拉拔全曲线下降段变得平缓,粘结应力维持在较高的水平;(4)当实际腐蚀率大于5%时,腐蚀试件的峰值粘结强度随着腐蚀率增大逐步降低.     

变形钢筋与高强轻骨料混凝土的黏结-滑移性能

研究变形钢筋与轻骨料混凝土间的黏结-滑移性能,完成了9组中心拉拔试验,分析了轻骨料混凝土强度、锚固长度、粗骨料类型及钢筋的直径对黏结应力的影响.结合试验结果,采用厚壁模型,给出了轻骨料混凝土黏结强度的解析解,并建立了钢筋与轻骨料混凝土间的黏结应力-滑移曲线本构模型.结果表明:轻骨料混凝土的黏结-滑移性能主要受砂浆强度影响,使得该类混凝土与变形钢筋间的黏结应力优于普通混凝土;黏结强度随着轻骨料混凝土的强度提高而增加,随着黏结长度的降低而增加;本文提出的本构模型能够较为准确地预测试验曲线.     

高强变肋钢筋与混凝土间粘结锚固性能梁式试验

为研究横肋间距增大对630 MPa级高强钢筋与混凝土间的粘结锚固性能的影响，文中采用梁式粘结试验方法，对42根标准外形钢筋和横肋间距增大钢筋与混凝土的粘结锚固性能进行试验，对比分析了混凝土保护层厚度、钢筋直径、锚固长度等因素对两类钢筋与混凝土粘结锚固性能的影响。结果表明：横肋间距增大的630 MPa级高强钢筋与混凝土的粘结强度不低于标准外形高强钢筋，两类钢筋与混凝土的粘结强度随混凝土强度、钢筋直径、锚固长度变化规律基本一致。横肋间距增大对630 MPa钢筋与混凝土的粘结锚固性能无显著影响。     

混凝土握裹层径向压力对带肋钢筋黏结性能影响试验研究

对于带肋钢筋的黏结性能,钢筋横肋与混凝土之间的咬合力起控制作用.混凝土握裹层的径向压力是研究带肋钢筋横肋与混凝土之间相互作用的重要条件.通过拉拔黏结试验测量了劈裂破坏过程中混凝土握裹层作用在带肋钢筋上的径向压力.试验中,在钢筋内开槽布置两个微型荷载传感器测量混凝土握裹层的径向压力,通过对6个试件开展拉拔黏结试验测定了不同厚度混凝土握裹层的约束作用.试验发现,在试件劈裂破坏过程中,钢筋肋前有效角不断变小,黏结应力与混凝土握裹层的径向压力成正比;试件劈裂破坏时,钢筋肋前有效角与保护层厚度成反比,黏结应力沿锚固段的分布受到保护层厚度的影响:当保护层厚度适中时,黏结应力分布均匀.另外,试验测得的混凝土握裹层径向压力最大值与考虑裂缝黏聚力的厚壁圆筒理论模型预测值吻合较好.     

钢纤维陶粒轻骨料混凝土受拉性能试验

采用工程中常用的陶粒作为轻骨料,制成界面粘结强度较高的陶粒轻骨料混凝土,研究不同钢纤维掺量的钢纤维轻骨料混凝土的受拉性能.根据试验数据得出钢纤维轻骨料混凝土立方体劈拉强度随钢纤维体积率变化的规律,拟合出其劈拉强度与立方体抗压强度的关系式.试验结果表明,其抗拉强度提高幅度较大.当钢纤维体积率为2.5%时,试件的劈拉强度和抗折强度值分别提高55.9%和77.31%,钢纤维轻骨料混凝土的拉压比也随着钢纤维体积率的增加而增大.