侧向压力影响下锈蚀钢筋混凝土粘结性能研究

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1、侧向压力影响下锈蚀钢筋混凝土粘结性能研究简介：钢筋的锈蚀使其与混凝土的粘结性能发生退化，从而使混凝土构件的结构性能产生退化，严重影响钢筋混凝土结构的安全和正常使用。研究锈蚀后钢筋与混凝土粘结性能的退化规律，有助于对在役结构进行鉴定和耐久性分析，对钢筋混凝土结构的耐久性设计也具有一定的指导意义。目前钢筋混凝土粘结试验主要有两种：拔出和梁式粘结试验。但两者都有其自身的局限性：拔出试验机理过于简单，梁式试验复杂且成本较高。对此本文设计了一套加载装置，通过对拔出试件施加侧向压力模拟了梁端受力状态，研究了侧向压力和锈蚀程度对

2、钢筋混凝土粘结性能的影响规律，并对其机理进行分析。结果显示该方法与梁式粘结试验结果较为一致。关键字：锈蚀，钢筋混凝土，拔出试验，粘结，侧向压力 1.引言　　钢筋与混凝土之间的粘结是钢筋混凝土结构承载受力的前提。评价结构的粘结性能，需要拟定相应的粘结试验方法。但拟定试验方法的困难，不仅在于粘结性能受到很多因素的影响，而且由于粘结问题的复杂性，往往一种方法并不足以全面反映钢筋粘结性能的优劣[1]。　　目前，典型的钢筋混凝土粘结试验基本可以分为两种类型[2][5]：拔出和梁式粘结试验。　　两种试验都有其自身的局限性：　　

3、（1）拔出试验[3][4]的试件制作及试验装置比较简单，试验结果便于分析，但在拔出试验中，钢筋受拉，其周围混凝土受压，试件中没有剪力和弯矩作用，与实际结构构件的受力状态不符；（2）为了克服拔出试验的缺点，可以采用梁式粘结试验[5][6]，但梁式试验试件尺寸较大，制作成本较高，且试验较为复杂。　　基于上述问题，本文根据梁的受力特征，通过特殊的加载装置对锈蚀拔出试件施加侧向压力，观察了侧向压力和锈蚀程度对试件粘结性能的影响，并对其机理进行分析，为进一步完善钢筋混凝土粘结试验方法打下基础。　　2.试验研究方案　　2.1试

4、验材料　　钢筋：试验钢筋直径采用14；箍筋采用6；水泥：32.5普通硅酸盐水泥；细骨料：天然中砂；粗骨料：碎石最大粒径不大于14mm表2-1混凝土配合比（重量比）Table2-1ConcreteMixProportion(WeightProportion)水泥砂石子水设计强度实际强度12.083.310.62C20C232.2试件设计在拔出试验的基础上，对试件施加侧向压力，并考虑锈蚀程度因素制作两种拔出试件。其一，直接对试件进行拔出试验；其二，设计了一套特殊的加载装置，利用荷载传感器和反力架对部分试件施加侧向压力，

5、以此模拟支座反力作用。试件具体设计见图1，其中钢筋锚固长度取120mm，侧向压力处于距离自由端40-80mm区段。　　此外，为了得到锚固段内钢筋与混凝土间的粘结应力，试验采用内贴片钢筋。其加工制作步骤为：　　（1）将预贴片钢筋先由轴线剖成两半，然后经铣床精密加工开槽，槽孔尺寸2.5mm×5mm（合拢后出线孔为5mm×5mm）；（2）槽内先用502胶水贴电阻应变片，然后用环氧树脂将槽孔填满，合并钢筋后用钢丝将整根钢筋扎紧合拢确保粘结可靠。浇筑试件前去除钢丝，并用丙酮将钢筋表面的环氧树脂洗净。　　2.2试验目的在长锚拔

6、出试验的基础上，通过特殊的加载装置对锈蚀拔出试件施加侧向压力模拟梁的受力状态。根据试验结果分析侧向压力和锈蚀程度对钢筋混凝土粘结性能的影响；对其机理进行分析，为进一步完善钢筋混凝土粘结试验方法打下基础。　　3.试验结果讨论破坏形态为了表述方便，用CY代表施加侧向压力试件，C代表无侧向压力试件。　　C试件的破坏形式主要为劈裂破坏，一般在荷载上升至最大值的80%-90%时，混凝土保护层一侧靠近加载端会出现劈裂裂缝，并随荷载继续增大迅速贯穿粘结段，约束作用释放使得粘结作用开始下降；CY试件主要破坏形式为拔出破坏，没有明显

7、的劈裂点，粘结作用发展较为充分，破坏时裂缝较C要细，一般不贯穿整个粘结段。下图以未锈和锈蚀未裂试件为例，比较了相同锈蚀程度下CY、C两种试件的破坏形态。　　3.3粘结应力分布　　（1）CY试件粘结峰值要远大于C试件，这一点在文献[8]对比梁式试件和拔出试件时也有叙述；由于缺少横向约束作用，C试件初加载时自由端出现粘结作用较早，未锈和锈蚀未裂试件在15—20KN就开始存在；而CY试件自由端一般在25—30KN时，粘结中段才开始表现出粘结作用；　　（2）CY试件锚固段粘结发展充分，峰值现象明显且靠近自由端；除自由端峰值

8、外，CY试件在靠近在锚固中段出现粘结应力的另一个相对峰值点（小于自由端峰值），该峰值点位于距离自由端60mm左右且偏向加载端，这个区间处于于侧向力施加的区域（距离自由端40—80mm处。），即CY试件粘结应力在呈明显双峰值分布，而C试件的粘结应力分布更趋于均匀，这就验证了梁式试验在支座处由于支座反力和弯矩的存在会出现峰值点的观点[6][8]。　　3.4粘结特