改善鋼筋與混凝土黏結效果的措施研究

◎ 王 寧，謝會杰，趙華營

（中糧工程科技（鄭州）有限公司，河南 鄭州 450053）

改善鋼筋與混凝土黏結效果的措施研究

◎ 王 寧，謝會杰，趙華營

（中糧工程科技（鄭州）有限公司，河南 鄭州 450053）

良好的黏結效果是鋼筋混凝土構件正常工作的基礎，本文從鋼筋與混凝土黏結機理及影響因素入手，提出施工過程中改善黏結效果的措施，并以某框架結構為例，驗證措施的可行性。

鋼筋混凝土；黏結結果；滑移；框架結構

鋼筋有良好的受拉和受壓能力，混凝土有良好的受壓能力，因此兩者可實現優勢互補，共同工作。鋼筋和混凝土間存在的化學吸附力、機械咬合力等黏結力使兩者形成整體，共同受力、共同變形，鋼筋和混凝土的溫度線膨脹系數接近，其中鋼筋為1.2×10-5/℃，混凝土為1.0×10-5/℃，不會引起顯著的溫度應力。混凝土呈弱堿性，可有效防止鋼筋銹蝕，進而保證結構的耐久性。實踐證明鋼筋與混凝土黏結效果受材料、施工工藝等因素的制約，一旦黏結失效，將會造成嚴重后果，本文研究表明，在施工過程中采取有效措施改善黏結效果能夠事半功倍，并在某框架結構中進行驗證。

1 鋼筋和混凝土黏結機理[1,2]

一般通過拉拔實驗研究鋼筋與混凝土間黏結機理。光圓鋼筋和變形鋼筋同混凝土間的極限黏結強度相差很大，且黏結機理、鋼筋滑移量和破壞形態也各有不同。

（1）光圓鋼筋的黏結機理。由于鋼筋同混凝土間黏結強度很小，在較小鋼筋應變下即可產生局部滑動，一旦鋼筋同混凝土脫開，黏結力就由摩擦咬合作用承擔。在加載過程中，相對滑動由加載端逐步向自由端發展，膠著長度不斷變小，應力峰值內移，最終鋼筋被拔出，而混凝土一般不發生劈裂或破碎，呈剪切破壞形態。當相對埋長（鋼筋埋長La同直徑d之比）較大且混凝土強度較高時，鋼筋也可能在黏結破壞前就已經屈服。

（2）變形鋼筋的黏結機理。變形鋼筋縱橫肋的存在，改變了鋼筋與混凝土相互作用的方式，大大改善了黏結效用。雖然膠著力與摩擦力作用仍存在，但變形鋼筋的黏結強度主要取決于橫肋同混凝土間的機械咬合作用。由變形鋼筋的拔出實驗可知，其受力變形過程可分為5個階段，見表1。

表1 變形鋼筋拉拔實驗結果分析表

2 鋼筋與混凝土黏結效果影響因素

鋼筋與混凝土黏結效果受到材料選擇、施工工藝、現場管理和構件所處環境等諸多因素的影響，如圖1所示。

圖1 鋼筋與混凝土黏結失效影響因素示意圖

3 鋼筋與混凝土黏結效果改善措施

（1）工程概況。某工程為8層框架結構住宅樓，占地面積約1 000 m2，建筑面積約8 000 m2，底層層高3.6 m，其他層層高3 m，室內外高差-0.6 m。框架梁、柱、屋面板、樓面板均為現澆鋼筋混凝土結構，考慮抗震設防要求。施工時正值夏季，高溫多雨且溫差較大，商品混凝土、鋼筋等原材料均根據圖紙和合同的要求進行選擇。

（2）鋼筋與混凝土黏結效果不佳引發的問題。①局部出現微裂紋。2層板局部區域出現沿鋼筋方向斷續的微裂紋，寬度在觀測期內變化量可忽略，但出現銹點。分析原因：鋼筋與混凝土黏結不密實，施工環境溫度高，現場溫控措施執行效果欠佳，導致混凝土出現收縮裂縫，鋼筋出現一定程度的銹蝕。②部分構件強度檢測結果不均勻。施工單位質量自檢時發現部分梁的強度值不均勻，底部強度值大于兩側強度值，但整體強度符合要求。分析原因：混凝土因自重下沉，導致底部密實度較高，鋼筋與混凝土黏結效果比兩側好，強度也較高。

以上兩種不良后果是在施工過程中發現的，實踐證明使用過程中如果鋼筋和混凝土黏結效果不佳，還會導致鋼筋與混凝土出現相對滑移，加速構件破壞[3]，降低混凝土對鋼筋的保護作用造成鋼筋銹蝕等更為嚴重的后果。

（3）工程對策。①摻加啞鈴型鋼纖維[4]。由施工單位提出，監理單位與建設單位共同審核通過，設計單位進行設計變更，將混凝土+鋼筋變更為鋼纖維混凝土+鋼筋，材料中摻加啞鈴型鋼纖維，體積分數為0%～0.5%，鋼纖維選材應就地取材，技術指標符合工程要求，其他配合比不發生變化，改善混凝土質量和對鋼筋的保護效果。②有效控制鋼筋銹蝕。實踐證明銹蝕初期（混凝土保護層未脹裂）對改善鋼筋與混凝土黏結效果有利，一旦保護層脹裂，兩者黏結性能慢慢衰退，加速構件破壞[5]。工程施工環境復雜，高溫多雨，鋼筋易發生銹蝕，施工單位主動加強鋼筋儲存、加工、鋼筋籠成品保護等環節的控制措施，制定并落實事前定預案、事中抓落實、事后勤總結的工作制度，做到“三定”（定施工工人、定施工工藝、定質檢人員）控制鋼筋銹蝕。③嚴格控制鋼筋位置。根據建筑工程圖紙準確定位鋼筋是施工單位的基本義務，但施工過程中總存在誤差，鋼筋工程質量驗收和混凝土澆筑等環節易使鋼筋發生變形和跑位。施工單位采用加強鋼筋工程技術交底、規范設置馬凳筋、質量驗收前設置臨時馬道、澆筑混凝土時安排鋼筋工看筋（及時將變形、移位的鋼筋調直、回位）、澆筑混凝土時嚴禁混凝土直接傾倒在鋼筋上等措施，控制鋼筋位置和鋼筋間距。④嚴格控制混凝土澆筑工藝和養護質量。高溫多雨且濕度較大十分不利于混凝土澆筑，溫度應力和溫度裂縫會削弱鋼筋與混凝土的黏結效果，同時應避免暴雨時澆筑混凝土。施工單位充分考慮各種不利因素，提出“以工程質量為綱，不盲目追求工程進度”的原則。采用科學增加施工段、分段分層澆筑、增加鋼纖維混凝土攪拌時間、調整高溫時段施工時間、冰水混合物替代拌合用水、澆筑體溫度實時控制（及時發現溫度異常并處理）、鋼纖維混凝土采用二次振搗工藝、混凝土節水養生膜養護、延長養護時間等措施提高鋼筋與混凝土黏結效果，減少溫度應力的不利影響。⑤及時修補微裂紋。前期出現的微裂紋施工單位及時向監理單位反映，與監理單位共同制定修補辦法。本工程中出現微裂紋寬度均為0.3 mm以下，采用壓力灌漿法。由上往下注漿，水平縫從一端到另一端逐個注漿，采用二次注漿工藝，嚴格控制注漿量和注漿時間間隔，確保漿液充滿微裂紋。

4 結語

鋼筋與混凝土黏結效果是鋼筋混凝土構件安全工作的基礎，也是實現其耐久性的保障，應引起建筑各參與單位的重視。本工程施工單位通過實施以上措施，有效提高工程質量，后期質檢過程中發現構件強度有明顯提高，微裂紋幾乎沒有增加，大大提高鋼筋與混凝土黏結強度。雖然工程建設費用有一定增加，但施工單位通過后期有效的進度控制實現提前竣工，減少了建設單位的支出，得到建設單位的理解。

[1]陳璽文.鋼筋混凝土黏結性能有限元分析[D].天津：天津大學，2010.

[2]管品武，孟會英，李 麗.鋼筋與混凝土間黏結錨固性能及黏結作用機理[J].鄭州工業大學學報，2001（9）：65-66.

[3]趙 政，蔣德穩．銹蝕鋼筋與混凝土黏結性能研究現狀[J].淮海工學院學報：自然科學版，2014（3）：58-62.

[4]秦鴻根，劉斯鳳，孫 偉，等.鋼纖維摻量和類型對混凝土性能的影響[J].建筑材料學報，2003（4）：363-368.

[5]徐 港，王 青.銹蝕鋼筋與混凝土黏結性能研究進展[J].混凝土，2006（5）：13-16.

Research on the Measures to Strengthen the Bonding Result of Steel and Concrete

Wang Ning, Xie Huijie, Zhao Huaying
(COFCO Engineering and Technology (Zhengzhou) Co., Ltd, Zhengzhou 450053)

Good adhesion is the basis of the normal work of the reinforced concrete components. This paper starts from the mechanism and influence factors of the bonding between reinforcement and concrete components, advises measures to strengthen the bonding result of steel and concrete. The measures were conducted on the frame structure, the results proves the measures are feasible.

Reinforced concrete; Bonding result; Slippage; Frame structure

10.16736/j.cnki.cn41-1434/ts.2016.20.029

TU375

王 寧（1981-），女，工程師；專業方向為：結構設計。