混凝土植筋锚固拉拔试验分析与研究

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1、混凝土植筋锚固拉拔试验分析与研究混凝土植筋锚固拉拔试验分析与研究　摘要：本文结合试验，主要比较分析了钢筋直径、混凝土强度、锚固长度和孔径等对钢筋植筋锚固性能的影响，并分析了植筋试件的拉拔破坏形式，进而探讨了混凝土植筋的锚固机理。　　　　近年来,混凝土后锚固技术的应用领域日趋广泛,特别是在建筑改造、扩建、抗震加固、设备安装、以及幕墙施工项目中,后锚固技术以其高效、灵活、经济等性能,倍受工程界的青睐。植筋锚固技术是后锚固技术的一种,更因其广泛的适应性得到了较多的应用。本文通过采用室内拉拔试验，定性的考虑了混凝土强度、植筋直径、埋深和孔径等因素对植筋

2、粘结锚固性能的影响，并分析了植筋锚固的受力性能及破坏机理。　　　试验方法　　文中试验分预埋筋与预留孔后植筋两种情况。　　植筋拉拔试验按《普通混凝土力学性能试验方法》规定的试验方法，在30t电液伺服万能试验机及自制加载反力架上进行拉拔试验。　　采用mm3的标准试件来综合分析钢筋直径、混凝土强度、锚固长度、孔径及植筋方式等对锚固粘结性能的影响，试验共采用120个混凝土试样，包括102个后植筋混凝土试件和18个预埋钢筋混凝土试件。　　混凝土材料组成及配合　　混凝土采用普通硅酸盐水泥、中粗河砂、碎石配制而成，试件均浇筑为mm3的素混凝土标准试件；试验用

3、混凝土强度等级为C30、C40和C50，混凝土标准试件立方体的抗压强度按实测取值。　　试验钢筋参数与植筋深度和预留孔直径　　试验钢筋采用HRB335级螺纹钢筋。混凝土试件植筋深度采用三种不同植筋深度，即5d、和10d。另外，针对相同钢筋直径，预留孔径D按为4、8和10mm选取。　　试验试件的制作　　预埋钢筋混凝土试件制作　　预埋钢筋混凝土试件制作时，将混凝土标准试件模具选取一对称面加工成具有用于钢筋预埋的孔径，如图1(a)所示。在试件制作时，将预埋钢筋插入加工后的模具中，并在两端对钢筋进行适当控制，防止钢筋出现偏移。将搅拌好的混凝土倒入模具，适

4、当振动密实，待12小时后拆模并放入养护室养护28天后取出，钢筋连接锚固拉拔试验试件如图1所示。　　预留孔混凝土试件制作　　预留孔混凝土试件制作大体分两步：首先为预留孔混凝土试件浇注，为预留用于后期植筋锚固拉拔试验孔，选取相同直径PVC管插入试模中心后浇注铸并振动密实。其次，为了模拟实际工程中钻孔的粗糙度，待混凝土浇入试模约一个小时后将PVC管拔出，对孔内壁适当进行凿毛处理，12小时后拆模编号，放入养护室养护28天后的试件如图1所示。　　　模具预埋筋试件预留孔混凝土试件　　植筋粘结锚固强度的影响因素分析　　混凝土抗拉强度ft的影响　　选取钢筋直径

5、d=12mm，预留孔径D分别为16mm和20mm时分析混凝土抗拉强度ft对植筋粘结性能的影响，试验结果如图2所示。　　　　d=12mm&=8mm　　由图2可知，当La/d=和La/d=10时，钢筋极限拉拔力Fu和平均极限粘结强度τu均随混凝土强度的增加而呈线性增大趋势，且随埋深增大，增大趋势变缓，且当La/d=10时，钢筋极限拉拔力和平均极限粘结强度随混凝土抗拉强度的增大而略有减少，出现这种现象的主要原因由于埋深增加后，钢筋受力后的粘结应力分布不均匀，此时钢筋极限拉拔力主要由钢筋自身的强度决定。另外，由图2可知，随预留孔直径增加，三种埋深下钢筋

6、极限拉拔力和平均极限粘结强度均随混凝土抗拉强度增加呈线性增大，但增大趋势比较平缓。　　钢筋直径的影响　　钢筋直径d对混凝土植筋性能的影响如图3所示。由图可知，在相同埋深下，随着钢筋直径增大，Fu/ft和τu/ft均呈线性增长趋势，且当埋深逐渐增　　大时，Fu/ft增长趋势更加明显，即混凝土强度相同时，植筋的极限拉拔力随钢筋直径增加而明显增大。　　植筋深度的影响　　图4针对不同D/d值分析了植筋深度对混凝土植筋锚固性能的影响。由图4可知随植筋深度增大，钢筋受力后粘结应力沿植筋深度分布不均匀，胶-混界面间的平均极限粘结应力减少，因此试验粘结强度随着

7、植筋深度增加而减少，且随着D/d值的增大，粘结强度随植筋深度增加而减少的趋势稍显明显。　　植筋孔径的影响　　植筋孔径对混凝土植筋锚固性能的影响如图5所示。对于不同的La/d值，平均极限粘结力与混凝土抗拉强度的比值τu/ft随着D/d增大而减少，即　　τu/ft=(D/d)(1)　　当埋深相同时，平均极限粘结力τu随孔径增加而增大，可见增加植筋孔径可有效的增加植筋的极限拉拔力。但不是随着植筋孔径的增大，钢筋的极限拉拔力可无限制的增大直至钢筋拉断。文中试验表明，当植筋孔径超过界限孔径时，胶-筋界面发生破坏，此时，植筋的极限拉拔力只取决于胶筋界面的粘

8、结强度。　　植筋方式对粘结性能的影响　　为比较钢筋埋置方式对钢筋拉拔力的影响，针对La/d=时不同混凝土强度中预埋钢筋混凝土试块和后植筋混凝土试块的钢