凍融混凝土中鋼筋粘結應力分布的試驗研究

2019-05-29 09:31:16王文博

中小企業管理與科技·下旬刊 2019年2期

王文博

【摘要】鋼筋與再生混凝土間具備可靠的粘結性能是保證二者協同工作的基礎，粘結破壞將直接影響結構整體的安全性。而凍融破壞廣泛存在于我國三北地區的橋梁、道路、水工等各類結構中，凍融環境下鋼筋與再生混凝土的粘結性能是決定再生混凝土能否應用于凍融環境中的關鍵問題之一。

【Abstract】The reliable bond property between the steel bar and the recycled concrete is the foundation for ensuring their cooperative work， and the bond failure will directly affect the safety of the whole structure. The freeze-thaw damage is widely existed in the bridges， roads and hydraulic structures in the northwest， north， and northeast China， and the bonding property of the steel bar and the recycled concrete under the freeze-thaw environment is one of the key problems in determining whether the recycled concrete can be applied to the freeze-thaw environment.

【關鍵詞】凍融循環；鋼筋與再生混凝土；粘結性能；重復荷載

【Keywords】 freeze-thaw cycle； steel bar and recycled concrete； bond performance； repeated load

【中圖分類號】TU398+.9 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2019）02-0133-02

1 試驗目的

變形鋼筋的粘結錨固性能主要與鋼筋周圍混凝土受力狀態有關，粘結錨固作用在握裹層混凝土中引起的應力狀態是十分復雜的，所以通常主要從鋼筋入手，將其簡化為一維問題來考慮。粘結應力τ實際上是指鋼筋與混凝土接觸面上的剪應力，無法直接量測，但可以通過鋼筋應力導出，鋼筋受力后，由于鋼筋周圍混凝土的作用，使鋼筋應力發生變化，而鋼筋所受拉力的變化率就是粘結力的大小。

2 試件制作及凍融循環試驗

采取在鋼筋內開槽、貼應變片的方法來測量經凍融循環后鋼筋應變沿錨固長度的變化，進而探討凍融混凝土粘結應力分布。為了避免應變片在凍融循環過程中被凍環，本試驗采用先凍融后貼應變片的方法。具體操作方法如下：內貼片試驗所用試件尺寸為100mm×100mm×160mm，在試件制作時將每個試件分兩部分澆筑，養護28天后把試件放入凍融試驗機進行凍融循環試驗，凍融循環200次后，取出試件，在試件中預埋鋼筋的凹槽內貼應變片，然后再將兩部分試塊用REPOW注入式建筑植筋膠粘合為整體，做拉拔試驗，為了防止試件的劈裂破壞，試件外部用玻璃纖維纏繞。凍融前試件如圖1所示。

鋼筋凹槽由銑床精密加工。凹槽尺寸為2mm×4mm（合攏后為4mm×4mm）。槽內貼2mm×3mm應變片，每40mm貼一片，上下交錯布置，合攏后應變片間距為20mm。用502膠水貼片，應變片用漆包線做導線從鋼筋內自由端引出，再用環氧樹脂灌滿整個凹槽。合攏前的試件如圖2所示。

3 加載方案及量測內容

本試驗所采用加載裝置和加載方案與拉拔試驗相同。

本試驗主要量測內容如下：與各級荷載值相應的鋼筋各點的應變值；鋼筋粘結破壞時的最大荷載值。

鋼筋應變的量測：通過應變片引出的漆包線與靜態應變箱相連，應用計算機采集各點在各級荷載下的應變值。

4 試驗現象及結果分析

4.1 試驗現象

由于試件周圍用玻璃纖維纏繞，增強了試件抗劈裂破壞的能力，所以全部試件都發生鋼筋拔出破壞。

4.2 量測結果分析

圖3，4分別為試件在各級荷載下鋼筋應力σs、粘結應力τ沿錨長的分布曲線。

由圖3可以看出：加載端鋼筋應力最大，隨著錨固長度的增加鋼筋應力逐漸減小，至自由端鋼筋應力減小為零，加載端和自由端鋼筋應力分布較平緩，而中間區段應力分布較陡。

由圖4可以看出：在加載初期，加載端附近粘結應力較大，沿錨固長度逐漸降低，達自由端為零。隨著荷載的增加，應力圖形逐漸豐滿，應力峰值有逐漸向自由端移動的趨勢。