凍融環(huán)境下鋼筋與粉煤灰混凝土的粘結(jié)性能

摘要：通過(guò)對(duì)內(nèi)貼應(yīng)變片鋼筋的直接拔出試驗(yàn)，分析凍融作用下粉煤灰摻量對(duì)鋼筋與粉煤灰混凝土間粘結(jié)性能的影響，得出凍融循環(huán)作用對(duì)鋼筋與粉煤灰混凝土之間粘結(jié)性能的影響規(guī)律。試驗(yàn)結(jié)果表明：鋼筋與粉煤灰混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度隨粉煤灰摻量的增加而降低；當(dāng)粉煤灰摻量一定時(shí)，隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加，混凝土強(qiáng)度有所下降，鋼筋與粉煤灰混凝土間極限粘結(jié)強(qiáng)度降低；當(dāng)粉煤灰摻量較大，達(dá)到40%時(shí)，隨凍融次數(shù)的增加，鋼筋粉煤灰混凝土試件極限粘結(jié)強(qiáng)度的下降幅度明顯減緩，極限粘結(jié)強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的滑移量增大。表明摻入較多粉煤灰可使試件的凍融損傷現(xiàn)象得到緩解，凍融環(huán)境下鋼筋混凝土的粘結(jié)性能得到提高。

關(guān)鍵詞：凍融循環(huán)；粉煤灰混凝土；直接拔出試驗(yàn)；粘結(jié)強(qiáng)度；粘結(jié)應(yīng)力分布

中圖分類(lèi)號(hào)：TU375 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：16744764（2015）06000708

Abstract：The effect of freeze-thaw cycle to the bonding performance between steel bar and fly ash concrete was analysed through pull-out test to steel bars attached strain gages inside. The results of pull-out test under different number of freeze-thaw cycle show that the bonding strength between steel bar and concrete decrease as the content of fly ash increasing； when the content of fly ash stay the same， with the number of freeze-thaw cycle increasing， the concrete compressive strength decline， and the bonding strength decrease； as the fly ash replacement rate stay 40%， with the number of freeze-thaw cycle increasing， the ultimate bonding strength decreased speed reduce， and the free end displacement corresponding to the ultimate bonding strength increase， which shows that mixed with a large number of fly ash can remit the freeze-thaw damage phenomenon， the bonding performance of reinforced concrete specimens under freeze-thaw environment is improved.

Key words：freeze-thaw cycle； fly ash concrete； pull-out test； bonding strength； bonding stress distributing

粉煤灰作為混凝土材料中最為常用的一種礦物摻合料，既可以減少水泥用量，降低混凝土的成本，又可以改善混凝土部分工作性能、力學(xué)性能和耐久性[1-2]，能夠更好地滿(mǎn)足實(shí)際工程的需求。

在寒冷環(huán)境下的混凝土結(jié)構(gòu)會(huì)受到凍融侵蝕，凍融作用會(huì)使混凝土劣化[3]，劣化后的混凝土與鋼筋間的粘結(jié)性能將受到影響[4-6]。在影響混凝土結(jié)構(gòu)破壞的因素中，凍融侵蝕對(duì)于混凝土結(jié)構(gòu)的破壞程度較大，凍融損傷嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失效[7-9]。鋼筋與混凝土間的粘結(jié)性能是影響混凝土構(gòu)件正常使用性能的重要因素之一[10-14]，在混凝土工程中合理利用粉煤灰是否能夠發(fā)揮其在凍融環(huán)境中改善鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)性能尚不明確。Arezoumandi等[15] 研究了粉煤灰摻量大于50%的混凝土試件與鋼筋的粘結(jié)性能，Costel等[16]對(duì)高溫養(yǎng)護(hù)的粉煤灰混凝土試件的粘結(jié)性能開(kāi)展了試驗(yàn)分析。胡曉鵬等[17]分析了粉煤灰摻量對(duì)直接拔出試件與梁式試件中鋼筋與粉煤灰混凝土粘結(jié)性能的影響，冀曉東等[10]研究了凍融循環(huán)作用后鋼筋與混凝土的粘結(jié)性能，而關(guān)于凍融環(huán)境下鋼筋與粉煤灰混凝土間粘結(jié)性能方面可供參考的試驗(yàn)與分析并不多，凍融作用與粉煤灰摻量對(duì)鋼筋混凝土間粘結(jié)性能的影響有待深入研究。

通過(guò)對(duì)鋼筋粉煤灰混凝土試件的快速凍融試驗(yàn)和鋼筋直接拔出試驗(yàn)，得出凍融環(huán)境下鋼筋與粉煤灰混凝土間的粘結(jié)規(guī)律，分析凍融循環(huán)作用對(duì)鋼筋與粉煤灰混凝土的粘結(jié)性能的影響，以便為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)工程的可靠度分析和耐久性設(shè)計(jì)提供參考，并為以后鋼筋與粉煤灰混凝土之間粘結(jié)性能分析提供參考。

1 試驗(yàn)概況

1.1 試驗(yàn)材料

取混凝土結(jié)構(gòu)中使用較多的C30到C40的混凝土進(jìn)行試驗(yàn)，對(duì)實(shí)際工程有一定參考價(jià)值。直接拔出試驗(yàn)考慮凍融循環(huán)次數(shù)以及粉煤灰摻量對(duì)粘結(jié)性能的影響，粉煤灰摻量分別為0%、10%、20%、30%和40%，其中，對(duì)粉煤灰摻量為0%、20%及40%的3組試件進(jìn)行凍融循環(huán)作用，凍融次數(shù)為0、25、50、75、100次。

水泥采用包鋼綜合企業(yè)（集團(tuán)）公司水泥廠生產(chǎn)的“草原牌”P(pán)O42.5普通硅酸鹽水泥；粉煤灰選用鄂爾多斯市達(dá)旗電廠生產(chǎn)的Ⅱ級(jí)粉煤灰，細(xì)度、需水量比、燒失量分別為0.26、93.3%、0.13；細(xì)骨料選用普通河砂，其粒徑小于5 mm，含泥量小于2%，細(xì)度模數(shù)、級(jí)配等各項(xiàng)性能指標(biāo)均合格；普通粗骨料：碎石粒徑不大于20 mm，含泥量、細(xì)度模數(shù)、級(jí)配等各項(xiàng)性能指標(biāo)合格；拌和用水采用城市普通自來(lái)水，外加劑采用萘系B3減水劑，以及AH-1型引氣劑。試驗(yàn)中粉煤灰混凝土的基本參數(shù)如表1。

1.2 試件設(shè)計(jì)

試件截面尺寸均為150 mm的立方體，配置1根HRB400級(jí)鋼筋，長(zhǎng)400 mm，鋼筋有效粘結(jié)長(zhǎng)度為70 mm，無(wú)粘結(jié)段鋼筋通過(guò)PVC套筒隔離，在自由端及加載端分別預(yù)留10、240 mm長(zhǎng)的鋼筋以固定千分表和施加荷載，試件簡(jiǎn)圖如圖1（a）所示。鋼筋預(yù)先開(kāi)槽處理，錨固長(zhǎng)度范圍鋼筋槽內(nèi)粘結(jié)5個(gè)應(yīng)變片，應(yīng)變片將錨固長(zhǎng)度劃分為4個(gè)區(qū)段，每個(gè)區(qū)段長(zhǎng)為17.5 mm，測(cè)點(diǎn)編號(hào)如圖1（b）。因試驗(yàn)主要研究鋼筋與粉煤灰混凝土間粘結(jié)性能在凍融循環(huán)作用下的變化規(guī)律，故不考慮鋼筋直徑等對(duì)粘結(jié)性能的影響，試驗(yàn)統(tǒng)一使用直徑為14 mm的鋼筋。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)室的實(shí)際情況，自行設(shè)計(jì)加載裝置，符合《混凝土結(jié)構(gòu)試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50152—2012）的規(guī)定，千分表安裝在試件的自由端用以測(cè)定鋼筋滑移量，如圖2。

凍融試驗(yàn)使用KDR-V凍融試驗(yàn)機(jī)，符合《混凝土抗凍試驗(yàn)設(shè)備》（JG/T 243）的規(guī)定。凍融溫度控制在（-17±2）℃～（8±2）℃，每次凍融循環(huán)在3～4 h內(nèi)完成。

2 試驗(yàn)現(xiàn)象及破壞形態(tài)

未經(jīng)凍融循環(huán)作用的普通混凝土試塊進(jìn)行直接拔出試驗(yàn)后，在自由端處的混凝土表面出現(xiàn)2條裂縫，且2條裂縫處于一條直線上，裂縫寬度較大，但并沒(méi)有使混凝土完全破壞。粉煤灰摻量為20%時(shí)，出現(xiàn)2條夾角大于90°的細(xì)小裂縫；當(dāng)粉煤灰的摻量為40%，試件破壞時(shí)，試件的混凝土表面完好，沒(méi)有出現(xiàn)裂縫，鋼筋被直接拔出，如圖3。

對(duì)試件進(jìn)行凍融循環(huán)作用后，試件混凝土的表面發(fā)生一定的剝落，受凍融損傷程度隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增多而愈加明顯。從凍融50次開(kāi)始，試件表面剝落情況變得更加明顯，而且不同摻量的粉煤灰亦對(duì)凍融后試件的破壞有不同程度的影響。當(dāng)粉煤灰的摻量達(dá)到40%時(shí)，試件在凍融后表面的損傷現(xiàn)象明顯減小，而少量加入粉煤灰并沒(méi)有使試件表面的損壞緩解。

經(jīng)凍融循環(huán)作用后，未摻粉煤灰的普通混凝土試件經(jīng)過(guò)拔出試驗(yàn)，試件破壞形態(tài)以拔出破壞為主，試件混凝土表面的裂縫寬度隨著凍融次數(shù)的增加而逐漸變小。粉煤灰混凝土試件的破壞形態(tài)與普通混凝土基本一致，隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加，混凝土表面裂縫寬度逐漸減少，直至不再出現(xiàn)裂縫，混凝土表面保持完整。

3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1 鋼筋與粉煤灰混凝土間粘結(jié)性能

未進(jìn)行凍融循環(huán)的試件，鋼筋與粉煤灰混凝土間的粘結(jié)性能主要受粉煤灰摻量的影響，因此，在進(jìn)行凍融試驗(yàn)之前需要分析鋼筋與混凝土間粘結(jié)性能受粉煤灰摻量的影響。

3.1.1 粉煤灰摻量對(duì)鋼筋與粉煤灰混凝土間的粘結(jié)強(qiáng)度滑移的影響

根據(jù)式（1）計(jì)算結(jié)果繪制不同粉煤灰摻量下試件的粘結(jié)強(qiáng)度滑移曲線，如圖4所示，各組粉煤灰混凝土試件的粘結(jié)強(qiáng)度滑移曲線變化趨勢(shì)基本相同，均由微滑階段、滑移階段、劈裂階段、下降階段和殘余階段組成。與未摻粉煤灰試件相比，當(dāng)粉煤灰的摻量增加時(shí)，鋼筋與粉煤灰混凝土間的極限粘結(jié)強(qiáng)度降幅增大。粉煤灰摻量為10%和20%的試件其極限粘結(jié)強(qiáng)度分別降低2.62%和3.82%；而粉煤灰摻量為30%時(shí)，試件極限粘結(jié)強(qiáng)度下降14.12%；摻量為40%時(shí)，極限粘結(jié)強(qiáng)度下降20.51%。

加載初期，鋼筋與混凝土間的粘結(jié)力主要是由化學(xué)膠著力提供，自由端位移較小，幾乎為0，處于微滑階段。化學(xué)膠著力破壞后，隨著荷載向自由端發(fā)展，鋼筋與混凝土發(fā)生相對(duì)位移，由于混凝土強(qiáng)度會(huì)隨摻入粉煤灰的摻入有一定程度的降低，使混凝土對(duì)鋼筋的握裹力減小，試件破壞時(shí)其極限粘結(jié)強(qiáng)度降低。

鋼筋粉煤灰混凝土的極限粘結(jié)強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的自由端滑移量基本相同，均比未摻粉煤灰試件的自由端滑移量小。粉煤灰摻量為0%、10%、20%和30%的試件在曲線滑移階段較為接近，而粉煤灰摻量為40%的試件的粘結(jié)剛度稍有減小，與文獻(xiàn)[17]未凍融條件粉煤灰混凝土與鋼筋的粘結(jié)規(guī)律相近。粉煤灰摻入量為10%和20%時(shí)，粘結(jié)強(qiáng)度在下降段的下降速度較快，在試件承載力達(dá)到極限后就會(huì)發(fā)生破壞，進(jìn)入殘余階段，原因在于少量摻入粉煤灰起到改善混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)的作用有限，且會(huì)降低混凝土基體強(qiáng)度，試件的粘結(jié)力在荷載向自由端發(fā)展時(shí)會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中，鋼筋應(yīng)變?cè)黾樱摻钆c混凝土間的相對(duì)位移增加，應(yīng)力集中區(qū)段的粘結(jié)作用減弱，鋼筋與混凝土在錨固段內(nèi)粘結(jié)能力下降速度加快，提前殘余階段；當(dāng)粉煤灰摻量為30%和40%時(shí)，粘結(jié)強(qiáng)度在下降段和殘余段的下降趨勢(shì)與未摻粉煤灰試件相似，在試件承載能力達(dá)到極限后仍能有較高的承載力，破壞后粘結(jié)錨固能力較好，不至于出現(xiàn)脆性破壞。

3.1.2 粉煤灰摻量對(duì)鋼筋與粉煤灰混凝土的粘結(jié)錨固位置的影響

由試件中鋼筋各點(diǎn)應(yīng)變差繪制鋼筋粉煤灰混凝土的粘結(jié)錨固位置關(guān)系曲線，如圖5所示。在各級(jí)荷載作用下，試件的加載端和自由端的粘結(jié)應(yīng)力均為0。

在未摻粉煤灰的試件中，如圖5（a），其局部粘結(jié)應(yīng)力主要分布在錨固段中部，其粘結(jié)應(yīng)力集中位置并沒(méi)有隨著粘結(jié)應(yīng)力的增大而改變位置，說(shuō)明對(duì)于此試件來(lái)說(shuō)，5d的錨固長(zhǎng)度滿(mǎn)足錨固要求；在粉煤灰摻入量為10%的試件中，如圖5（b），由于摻入少量粉煤灰起到能夠使混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)變得致密均勻的作用有限，且使基體強(qiáng)度下降，粘結(jié)剛度降低，粘結(jié)應(yīng)力峰值位置向自由端移動(dòng)到區(qū)段4內(nèi)，并且拉拔荷載越大，粘結(jié)應(yīng)力分布越不均勻；粘結(jié)應(yīng)力集中區(qū)域隨著粉煤灰摻量的增加逐漸由自由端向加載端移動(dòng)，當(dāng)粉煤灰摻量為20%～30%時(shí)，如圖5（c）、（d），粘結(jié)應(yīng)力在錨固長(zhǎng)度內(nèi)均勻分布，主要分布于區(qū)段2、3內(nèi)，即粉煤灰的適量摻入有利于拉拔荷載在錨固段內(nèi)均勻傳遞以及混凝土與鋼筋間粘結(jié)應(yīng)力的均勻分布，對(duì)試件的內(nèi)部均勻受力起到一定的增強(qiáng)作用；當(dāng)粉煤灰摻入量為40%時(shí)，如圖5（e），應(yīng)力分布曲線波峰前移到區(qū)段1，粘結(jié)應(yīng)力在區(qū)段2、3、4內(nèi)緩慢下降，且保持較高的粘結(jié)強(qiáng)度，為鋼筋與混凝土間的粘結(jié)強(qiáng)度達(dá)到極限后提供一定粘結(jié)強(qiáng)度儲(chǔ)備，在極限粘結(jié)強(qiáng)度破壞后能夠繼續(xù)承擔(dān)一定的荷載。

適量摻入粉煤灰對(duì)鋼筋混凝土間粘結(jié)錨固的影響作用較為明顯，由于摻入粉煤灰的混凝土試件內(nèi)部變得均勻密實(shí)，且隨著粉煤灰摻量的增大，試件強(qiáng)度逐漸降低，鋼筋混凝土間粘結(jié)剛度減小，即荷載相同時(shí)，自由端滑移量增大，使得荷載在錨固段內(nèi)能夠比較均勻地傳遞到自由端，且能夠使鋼筋的粘結(jié)應(yīng)力均勻分布，有利于鋼筋混凝土間的粘結(jié)性能。

3.2 凍融環(huán)境下鋼筋與粉煤灰混凝土間的粘結(jié)性能

3.2.1 凍融循環(huán)對(duì)粘結(jié)強(qiáng)度滑移的影響

不同粉煤灰摻量試件在凍融循環(huán)作用下的粘結(jié)強(qiáng)度滑移的曲線如圖6所示。

由圖6（a）可知，經(jīng)歷凍融循環(huán)作用后，普通混凝土試件的粘結(jié)強(qiáng)度滑移曲線變化趨勢(shì)基本相同。隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加，峰值點(diǎn)對(duì)應(yīng)的極限粘結(jié)強(qiáng)度值逐漸降低，且曲線下降段的下降速度加快，凍融循環(huán)次數(shù)越多試件越容易進(jìn)入殘余階段。殘余階段的粘結(jié)強(qiáng)度值亦隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加而逐漸減小，凍融循環(huán)為100次時(shí)，殘余段的粘結(jié)強(qiáng)度幾乎接近于0，不能夠繼續(xù)承擔(dān)荷載。將經(jīng)歷凍融試驗(yàn)的試件與未凍融的試件相比較可以得出結(jié)論，普通混凝土試件的抗凍性較差。

圖6（b）中摻入20%粉煤灰的混凝土試件的粘結(jié)強(qiáng)度滑移曲線峰值變化趨勢(shì)與未摻粉煤灰的普通混凝土試件相似，均隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加而減小。經(jīng)歷凍融損傷的粉煤灰混凝土試件的曲線在下降階段與殘余階段較為接近，都較早地進(jìn)入殘余階段，殘余段粘結(jié)強(qiáng)度較小。

由圖6（c）可以看到，粉煤灰摻量為40%的混凝土試件，在經(jīng)歷不同凍融循環(huán)之后，粘結(jié)滑移曲線在下降段的變化趨勢(shì)更為平緩，且粘結(jié)強(qiáng)度滑移曲線變化趨勢(shì)接近于未凍融試件的曲線，在試件破壞后仍然能保持較高的承載能力，粘結(jié)強(qiáng)度下降緩慢，不會(huì)在試件達(dá)到極限粘結(jié)強(qiáng)度之后出現(xiàn)脆性破壞。殘余階段的殘余粘結(jié)強(qiáng)度較普通混凝土試件和20%摻量的粉煤灰混凝土試件更高。凍融50次時(shí)，粉煤灰混凝土整體的凍融損傷較小，而局部區(qū)域（粘結(jié)界面附近）的混凝土受凍融影響較大，試件受拔出荷載時(shí)，混凝土保護(hù)層的變形協(xié)調(diào)能力差，在試件達(dá)到極限粘結(jié)強(qiáng)度后，粘結(jié)界面附近的混凝土與粘結(jié)界面較遠(yuǎn)處的混凝土易產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)，試件的粘結(jié)強(qiáng)度在曲線下降段迅速下降。凍融75、100次時(shí)，粉煤灰混凝土基體受到的凍融損傷與粘結(jié)界面附近混凝土受到的凍融損傷都比較大，混凝土保護(hù)層表現(xiàn)出較好的變形協(xié)調(diào)能力，在試件達(dá)到極限粘結(jié)強(qiáng)度后，混凝土保護(hù)層不會(huì)出現(xiàn)相對(duì)滑動(dòng)現(xiàn)象，試件保持較高的粘結(jié)強(qiáng)度，在曲線下降段平緩降低。

綜合上述結(jié)果可以得出，摻入40%粉煤灰對(duì)于混凝土試件在凍融環(huán)境下的粘結(jié)性能有一定的增強(qiáng)作用，在試件破壞后能保持較好的粘結(jié)性能。

3.2.2 凍融循環(huán)對(duì)鋼筋與粉煤灰混凝土間的粘結(jié)性能的影響

對(duì)凍融后的鋼筋粉煤灰混凝土試件直接拔出試驗(yàn)所得試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，繪制不同粉煤灰摻量混凝土試件的混凝土立方體抗壓強(qiáng)度、試件的極限粘結(jié)強(qiáng)度和極限粘結(jié)強(qiáng)度對(duì)應(yīng)滑移量在凍融環(huán)境中的變化曲線。

由圖7可知，混凝土抗壓強(qiáng)度隨著凍融次數(shù)增多逐漸下降。當(dāng)凍融循環(huán)超過(guò)50次時(shí)，下降幅度明顯增大，粉煤灰摻量為0%的混凝土試塊從凍融50～100次，其抗壓強(qiáng)度下降了37.66%，而粉煤灰摻量為40%的混凝土試塊的抗壓強(qiáng)度則下降幅度較為平緩，降低了26.16%，大量摻入粉煤灰使得混凝土抗壓強(qiáng)度的下降幅度得到一定緩解，且在經(jīng)歷凍融循環(huán)之后，粉煤灰摻量為40%的混凝土立方體抗壓強(qiáng)度要比粉煤灰摻量為20%的混凝土試塊的強(qiáng)度高。凍融次數(shù)為100次時(shí)，粉煤灰摻量為40%的粉煤灰混凝土試塊的抗壓強(qiáng)度與未摻粉煤灰的混凝土試塊相差不大，均接近于25 MPa。

由圖8（a）可見(jiàn)，隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增多，試件破壞時(shí)的極限粘結(jié)強(qiáng)度逐漸減小，未摻粉煤灰的試件凍融循環(huán)100次時(shí)，試件的極限粘結(jié)強(qiáng)度比未凍融試件降低8.29 MPa，降幅達(dá)47.24%，粉煤灰摻量為20%的試件的極限粘結(jié)強(qiáng)度下降趨勢(shì)與普通混凝土較為接近，下降幅度達(dá)到49.13%；而粉煤灰摻量40%的試件，凍融循環(huán)100次時(shí)，試件破壞時(shí)其極限粘結(jié)強(qiáng)度與未凍融的試件相比，僅下降3.46 MPa，降幅為24.80%。經(jīng)歷凍融試驗(yàn)后，粉煤灰摻量為40%的試件其極限粘結(jié)強(qiáng)度要比普通混凝土和粉煤灰摻量為20%的試件的強(qiáng)度高，凍融100次時(shí)，粉煤灰摻量為40%的試件比普通混凝土試件的極限粘結(jié)強(qiáng)度高1.23 MPa，且在凍融環(huán)境下，其極限粘結(jié)強(qiáng)度下降趨勢(shì)最為平緩。混凝土中摻入40%粉煤灰可以起到密實(shí)混凝土、改善內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)，減小基體中自由水的滲透的作用，從而提高試件的抗凍性，有利于提高試件在凍融環(huán)境下的粘結(jié)性能。

圖8（b）為凍融循環(huán)作用下試件的極限粘結(jié)強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的鋼筋自由端滑移量。對(duì)于粉煤灰摻量為0%和20%的試件，滑移量隨凍融次數(shù)的增大而減小，分別減小了1.13、0.62 mm；當(dāng)粉煤灰摻量為40%時(shí)，試件最大拉拔荷載對(duì)應(yīng)的滑移量則是隨凍融損傷的加劇而增大的，且增加幅度較大。凍融次數(shù)為100次時(shí)，不摻粉煤灰的滑移量較未凍融試件下降了65.32%，粉煤灰摻量為20%時(shí)，下降了55.36%，而粉煤灰摻量為40%的試件反而上升了73.11%。

3.2.3 凍融循環(huán)對(duì)粉煤灰混凝土的粘結(jié)錨固位置的影響

由試驗(yàn)結(jié)果可知，盡管在混凝土試件中摻入粉煤灰會(huì)降低混凝土基體的抗壓強(qiáng)度和粘結(jié)強(qiáng)度，但摻入大量的粉煤灰能夠使基體內(nèi)部變得致密均勻，鋼筋與混凝土間的粘結(jié)剛度降低，使混凝土試塊內(nèi)部均勻受力，有利于粘結(jié)應(yīng)力的傳遞。在凍融環(huán)境中，粉煤灰摻量為40%時(shí)，鋼筋與混凝土間粘結(jié)性能較好，因此，選用粉煤灰摻量為40%的鋼筋混凝土試件進(jìn)行凍融循環(huán)作用后鋼筋粘結(jié)應(yīng)力錨固位置分析。

未凍融的試件，如圖5（e），其粘結(jié)應(yīng)力曲線的峰值位于區(qū)段1內(nèi)；當(dāng)凍融次數(shù)較少時(shí)，如圖9（a）、（b），鋼筋錨固長(zhǎng)度內(nèi)的粘結(jié)應(yīng)力分布較為均勻，說(shuō)明試件受凍融循環(huán)作用后，混凝土內(nèi)部受到凍融損傷，混凝土與鋼筋粘結(jié)剛度稍有減小，有利于鋼筋粘結(jié)應(yīng)力向自由端傳遞，使粘結(jié)應(yīng)力在錨固段內(nèi)均勻分布；隨著凍融次數(shù)的增加，如圖9（c）、（d），粘結(jié)應(yīng)力的峰值逐漸且緩慢的向加載端區(qū)段1內(nèi)移動(dòng)，且拉拔荷載越大，粘結(jié)應(yīng)力分布不均勻現(xiàn)象越明顯，原因在于凍融循環(huán)使混凝土孔隙結(jié)構(gòu)損傷加劇，試件所能承受的粘結(jié)強(qiáng)度降低，當(dāng)荷載增加時(shí)，加載端鋼筋與粉煤灰混凝土的粘結(jié)作用易破壞，而在區(qū)段2、3、4內(nèi)仍能保持較高的粘結(jié)強(qiáng)度，所以，在加載端鋼筋的應(yīng)變差較大，在加載端出現(xiàn)了粘結(jié)應(yīng)力峰值。由此可以推斷，當(dāng)鋼筋粉煤灰混凝土試件由于凍融循環(huán)而產(chǎn)生粘結(jié)強(qiáng)度破壞時(shí)，錨固段自由端可以繼續(xù)提供一定的粘結(jié)強(qiáng)度。

4 結(jié) 論

通過(guò)對(duì)鋼筋粉煤灰混凝土試件在凍融循環(huán)作用后的直接拔出試驗(yàn)，得出凍融作用和粉煤灰摻量對(duì)鋼筋與粉煤灰混凝土間粘結(jié)性能的影響，主要結(jié)論如下：

1）摻入適量粉煤灰能夠降低鋼筋與混凝土間的粘結(jié)剛度，有利于粘結(jié)應(yīng)力在鋼筋錨固段均勻傳遞；試件中粉煤灰摻量越大，粘結(jié)強(qiáng)度粘結(jié)應(yīng)力峰值越小。

2）凍融循環(huán)作用次數(shù)越多，混凝土立方體抗壓強(qiáng)度、粘結(jié)應(yīng)力峰值越小，但隨粉煤灰摻量的增加，試件粘結(jié)性能的凍融損傷有所緩解，相較于普通混凝土試件表現(xiàn)出一定的抗凍性。

3）凍融環(huán)境下，大量摻入粉煤灰，鋼筋混凝土間極限粘結(jié)強(qiáng)度下降趨于平緩，且降幅減小，有利于鋼筋與混凝土間的粘結(jié)性能，且隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加，鋼筋混凝土間極限粘結(jié)強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的鋼筋自由端位滑移量逐漸增大，在試件破壞之后表現(xiàn)出比普通混凝土更好的粘結(jié)性能。

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（編輯 郭 飛）