帶肋鋼筋與灌漿料粘結性能試驗研究

魏雨桐 袁煒航

(同濟大學結構工程與防災研究所，上海 200092)

0 引言

裝配式建筑中，節點的可靠連接是保證工程質量的基礎和關鍵，目前廣泛采用灌漿連接。但國內對灌漿料與鋼筋間的粘結滑移理論與試驗探究遠遠落后于工程實際。本文進行13組39個構件的純灌漿料試件的拉伸試驗，探索保護層厚度、鋼筋直徑、錨固長度和配箍率對粘結滑移性能的影響。

1 試件制作

本文共設計13組試件，每組3個相同試件，典型的試件形式如圖1所示。變化參數有保護層厚度c、[1,2]鋼筋直徑d[2,3]、鋼筋錨固長度la和配箍率ρsv，如表1所示。

本試驗采用HRB400月牙肋鋼筋，使用上海環宇建筑工程材料公司生產的H40型灌漿料，劈裂抗拉強度、軸心抗壓強度和抗折強度[4,5]分別為3.11 MPa,65.8 MPa和7.5 MPa。鋼套筒由Q235B無縫鋼管加工而成，屈服強度不小于235 MPa，抗拉強度375 MPa～500 MPa，斷后伸長率不小于25%。

在萬能試驗機進行單向拉伸試驗，參考相關文獻[2][6],將加載方案定為：鋼筋屈服前以100 N/s勻速加載,至110 kN(鋼筋接近屈服)后，以0.3 mm/min位移控制至鋼筋拉斷或破壞。

表1 試件參數 mm

2 試驗結果

試件破壞形式有灌漿料劈裂破壞、鋼筋拔出破壞及鋼筋拉斷破壞。

2.1 保護層厚度(A組，B組對比)

絕對保護層厚度影響極限承載力[1]，相對保護層厚度(c/d)影響粘結強度。隨灌漿料保護層厚度的增加，試件由鋼筋屈服后劈裂破壞變為鋼筋屈服后拔出破壞，故增大保護層厚度能有效增強試件的抗劈裂能力。試件極限承載力和粘結強度隨相對保護層厚度增大而增大，但幅度較小。

圖2為A組，B組試件典型τ—s曲線對比，各組試件的直線段粘結剛度接近，峰值滑移值很小，故保護層厚度對粘結滑移影響有限。

2.2 鋼筋直徑(A組,C組對比)

隨鋼筋直徑增大，試件由鋼筋屈服后拔出破壞變為鋼筋屈服前劈裂破壞。鋼筋直徑增大，與灌漿料接觸面積增加，機械咬合作用增強，故屈服強度和抗拉強度都提高。粘結強度隨鋼筋直徑增大而降低。圖3為A組,C組兩組試件典型τ—s曲線的對比。各組直線段除C-3試件離散性較大外，其余試件粘結剛度基本相等，直線段峰值滑移值均很小，可見鋼筋直徑對粘結滑移影響不大。

2.3 錨固長度(A組，D組對比)

隨著錨固長度增加，試件從鋼筋拔出破壞變為劈裂或鋼筋拉斷破壞。極限承載能力隨錨固長度增加先增加后下降。試件破壞不再取決于粘結性能，而是灌漿料的抗劈裂性能及鋼筋抗拉強度。粘結強度隨錨固長度增加而降低。圖4為A組,D組試件典型τ—s曲線對比，試件τ—s曲線直線段—曲線段分界點和極限粘結強度隨錨固長度增大而降低。錨固長度短的D-1和D-2組試件直線段粘結剛度比其余兩組大，表明錨固長度短的試件，其抵抗滑移性能在粘結滑移曲線的直線階段更強。

2.4 配箍率(B組,E組對比)

未配置箍筋的B-2組試件均為劈裂破壞，粘結性的充分發揮、極限承載力的離散性主要取決于試件(與灌漿料本身材性和澆筑質量均相關)的抗劈裂能力；配置箍筋的E組試件，破壞模式均為鋼筋屈服后拔出，此時粘結能力能得到充分利用。隨著配箍率的提升，試件極限承載力和粘結強度均增大。配箍率對粘結強度的影響有限，只要配箍率使試件不發生劈裂破壞即可，之后再增加箍筋效果不明顯，故可考慮經濟性。圖5為B-2組,E組試件典型τ—s曲線的對比，配箍率增加，試件的τ—s曲線差距較小，直線—曲線段的分界值基本相同，表明配箍率對粘結滑移影響較小。各直線段粘結剛度接近，無明顯隨配箍率變化的趨勢。

3 結語

本文探討了保護層厚度、鋼筋直徑、鋼筋錨固長度和配箍率對粘結性能的影響。

1)隨相對保護層厚度增大，試件由鋼筋屈服后劈裂破壞轉為鋼筋屈服后拔出破壞，極限承載力和粘結強度隨之增大。分析不同保護層厚度下試件典型τ—s曲線。

2)隨鋼筋直徑增大，試件由鋼筋屈服后拔出破壞轉為鋼筋屈服前劈裂破壞。極限承載力會增大，但粘結強度卻降低。鋼筋直徑對滑移段滑移性能影響較小。

3)隨錨固長度增大，試件由鋼筋拔出破壞轉為灌漿料劈裂或鋼筋拉斷破壞。極限承載力隨錨固長度增加先增大后減小，粘結強度始終減小。τ—s曲線直線段，錨固長度短的試件粘結剛度較大，抵抗滑移能力更強。

4)箍筋使得試件發生鋼筋屈服后拔出破壞。極限承載力和粘結強度隨配箍率提高而增大。配箍率對粘結滑移性能影響有限。