基于三维扫描的带肋钢筋-混凝土界面黏结失效精细有限元分析

钢筋与混凝土之间良好的界面黏结性能是二者协同工作的基础,对钢筋混凝土结构承载和安全极其重要。为了研究钢筋与混凝土之间的非线性黏结失效机理,考虑钢筋与混凝土之间的摩擦力和机械咬合力,以及月牙肋的表面特征,采用三维扫描的方式建立了带肋钢筋-混凝土三维精细有限元模型,并通过拔出试验对比验证了数值模型的准确性。在此基础上,研究了钢筋-混凝土界面黏结-滑移行为与破坏机理,讨论了该文所提方法的优势。结果表明:界面黏结强度随混凝土强度增大而线性增大;钢筋直径的增大会导致界面黏结强度逐渐减小,并导致试件破坏模式的改变;数值模拟结果与试验结果吻合较好,说明采用三维扫描建立的数值模型可以准确模拟筋材与混凝土之间的黏结失效行为,进而从细观层面上揭示界面黏结失效机理。

630MPa热处理带肋高强钢筋机械锚固性能试验研究

为了研究630MPa热处理带肋高强钢筋的机械锚固性能分别采用单侧贴焊锚固与端头塞焊锚板的形式,对2组60个试件进行拉拔试验。研究不同锚固条件下混凝土抗拉强度、锚固长度、钢筋直径、混凝土保护层厚度及配箍率对其机械锚固性能的影响。结果表明:630MPa热处理带肋高强钢筋机械锚固试件具有3种破坏形式,即混凝土劈裂、钢筋拔出、钢筋屈服,端头塞焊锚板试件抗滑移效果更优。试件的机械锚固强度随着混凝土抗拉强度、混凝土保护层厚度、配箍率的增大而增大,随着锚固长度、钢筋直径的增加而减小。基于试验结果建立了630MPa热处理带肋高强钢筋机械锚固强度计算公式,结果表明该公式计算值与试验值吻合较好。

偶发性堆钢下热轧线材内部质量特征分析

热轧带肋钢筋是颇具代表性的建筑领域用线材,然而在冶炼过程中偶发性的堆钢事故制约了热轧带肋钢筋的高效生产。因此,企业急需从堆钢样品的质量特征中总结经验。通过在堆钢现场取中轧试样和精轧试样,结合金相、ASPEX自动扫描电镜、小样电解和场发射扫描电镜分析,重点从夹杂物的角度对堆钢下热轧带肋钢筋的内部质量进行研究。ASPEX自动扫描电镜分析结果显示,非金属夹杂物在中间样和成品样中均主要为Al_(2)O_(3)-SiO_(2)类和MnS类,10μm以下夹杂物以MnS类为主,40μm以上夹杂物以Al_(2)O_(3)-SiO_(2)类为主。金相分析显示,中间样和成品样中的夹杂物形貌多样,以条带状、点状、不规则块状和三角状形貌特征为主,并均可观察到内部有明显裂纹缺陷,且成品样中可观察到钢中出现“异相”不溶物。小样电解和FESEM扫描电镜分析显示,中间样和成品样中能观察到夹杂物为单体氧化物、复合氧化物和硫化物3种类型,复合氧化物呈现尺寸层级全覆盖,成品样中CaO-Al_(2)O_(3)-SiO_(2)系复合氧化物表现出一定的基体“附着性”。

B500BD13mm带肋钢筋四线切分轧制生产工艺开发

介绍了石横特钢棒材厂英标B500BD13mm热轧带肋钢筋四切分轧制生产工艺的设计。针对顶出口、切分刀粘铁、力学性能不稳定以及成品尺寸不符合标准问题,分别从提高轧机刚性、优化导卫结构、提高温度工艺控制精度和优化孔型、调整机架间张力的措施着手,实现了热轧带肋钢筋四切分的稳定轧制,最终形成工业化批量生产,年创效360万元,产品质量满足用户需求。

河南省建筑用钢筋产品质量情况分析及建议

本文通过企业调研和风险监测,结合2023年国家监督抽查、地方监督抽查、质量安全委托检验、网络媒体舆情、消费者投诉等渠道收集产品质量状况;从产业政策、生产工艺、企业质量意识和人为因素四个方面进行质量问题分析,从技术帮扶与政策引导、抽查结果处理和专项整治三个方面对提升产品质量提出预期性建议。

建筑钢材抽查中不合格项原因分析及预防措施——以山东省级监督抽检情况为例

为了解建筑钢材质量情况,探究发生原因和预防措施,本文统计了2021年至2023年山东省市场监督管理局组织开展的建筑钢材监督抽检(省级抽检)情况,分析发现共有23批次产品不合格,主要不合格项目为重量偏差、尺寸、金相组织、力学性能和化学成分。针对不合格项目对产品质量带来的影响和产生的原因进行分析研究,并从优化工艺过程控制、加强实验室能力建设、严格落实出厂检验、强化监督抽查、加强宣传引导等方面提出防控措施,对建筑钢材生产、销售和监管有一定的指导意义。

鼓浪屿历史建筑带肋方形钢筋的物理性状和腐蚀原因分析

从鼓浪屿历史建筑(1920~1930年)中实地取样了3种带肋方形钢筋,采用统计分析和微观测试方法,对钢筋的物理性状和腐蚀原因进行了深入研究和分析。结果表明:鼓浪屿历史建筑中混凝土构件所用带肋方形钢筋的横肋高、横肋与纵轴夹角满足国内外现行规范要求,但横肋间距、相对肋面积不满足要求;金相显示所用带肋方形钢筋没有发现有害的带状组织、魏氏组织以及回火马氏体组织;从化学成分判断,所用钢材品种类似于现代的非合金钢(碳素钢),且多为低碳钢;多数钢筋中的磷元素和硫元素含量偏高,说明当时的钢材质量等级较低;不同历史建筑、不同混凝土构件所用方形钢筋的力学性能差异较大,1#钢筋和2#钢筋分别满足现行规范对于HRB400和HRB600的性能要求,但3#钢筋不满足规范对HRB335的性能要求;结构加固计算分析时不能仅依据钢筋的表面特征划分钢筋级别,需要对其力学性能进行检测、鉴定;钢筋的铁锈成分比较复杂,包括Fe3O4、α-FeOOH、β-FeOOH、Fe_(2)O_(3)、Fe(OH)_(3)等多种成分,据此判断混凝土碳化、海洋环境中的氯盐侵蚀以及二者的共同作用是导致鼓浪屿历史建筑钢筋腐蚀的主要原因。

超高性能混凝土与不同钢筋粘结性能研究

钢筋与混凝土之间的粘结强度是保证两者能够共同工作、协同变形的基础,超高性能混凝土具有超高的力学性能、延性和耐久性,工程使用的钢筋种类越来越多,研究超高性能混凝土与不同钢筋的粘结性能具有深远意义。本文研究了不同强度(HRB 600、HRB 500、HRB 400)和不同构造(带肋钢筋、光圆钢筋)钢筋与超高性能混凝土的粘结机理,对比分析了它们和超高性能混凝土之间的粘结性能。

20MnSi热轧带肋钢筋的加载断裂研究

为了研究20MnSi热轧带肋钢筋的加载断裂情况,利用电感耦合等离子体发射光谱仪、现场金相显微镜等对HRB400热轧带肋钢筋进行测试。结果表明:C含量影响着HRB400热轧带肋钢筋的脆性,Mn增多,HRB400热轧带肋钢筋热导率降低,膨胀速率提高,断裂速率加快;随焊缝宽度的增大,裂纹长度增大。当焊缝宽度超过一定值后,裂纹长度的增长速率减缓甚至停止,断裂韧度基本不变;在高湿环境中,完好HRB400热轧带肋钢筋的腐蚀程度较小,腐蚀速率较慢,有裂纹的HRB400热轧带肋钢筋,腐蚀速率更快,腐蚀程度更严重。这是因为钢筋表面形成了电解质液膜,促进了电荷传输和氧化还原反应,导致腐蚀加剧,电流密度增大。因此,化学成分、焊缝宽度、湿度均对20MnSi热轧带肋钢筋的断裂性能和腐蚀程度产生影响,在设计和使用中需综合考虑和控制。

各因素对热轧带肋钢筋抗拉强度检测结果影响研究

为了更加准确地检测热轧带肋钢筋的抗拉强度,避免受到外界众多因素的干扰,在检测时有必要给出钢筋的不确定报告,此次研究以实际项目所用的18mm直径热轧带肋钢筋为例,建立数学分析模型,给出了对钢筋抗拉强度检测结果造成影响不确定度分量,并计算了分量的贡献度,最后得出扩展不确定度u为5.68MPa,并将钢筋抗拉强度不确定度报告表示成:Rm=(618±5.68)MPa,提高了钢筋强度检测的精准度,为相关工程提供借鉴。

HRB400E抗震钢筋稳定性能的工艺改进

生产钢筋混凝土用HRB400E抗震热轧带肋钢筋时,轧后控制冷却是产品组织性能控制的重要手段,尤其是吐丝口控冷的第一台风机的位置和控冷终止温度对产品性能的影响更为重要。为了稳定HRB400E热轧带肋抗震钢筋的性能,采用微合金化技术、轧后余热处理技术和轧后快速风冷的综合措施进行工艺改进,结果表明,工艺改进后钢筋的屈服强度可提高10~20 MPa,最大力总伸长可提高1%~3%,而且性能非常稳定。

热轧带肋钢筋横截面带状组织的研究

针对某公司的热轧带肋钢筋棒线,研究棒材产品在不同规格采用不同切分数时,棒材横截面带状组织的有无、呈现位置及严重情况进行对比,再结合炼钢和轧钢的生产工艺,总结横截面带状组织的产生原因及如何消除等。结果表明:切分轧制是横截面带状组织产生的主要原因,但究其根本原因还是连铸坯的中心偏析所致。

各因素对热轧带肋钢筋抗拉强度检测结果影响研究

热轧带肋钢筋抗拉强度检测是钢筋质量控制的重要环节,而检测结果的准确性受到多种因素的影响。通过对各因素对热轧带肋钢筋抗拉强度检测结果的影响进行研究后发现,钢筋材质、热处理工艺、试验设备和环境条件等因素都会对检测结果产生影响,需要在实际检测中加以注意和控制。并且加强对整个检测过程的适用性监督,减少风险问题的发生,逐步地优化当前的工作方案,提供整体的检测效果。

配置500MPa钢筋的混凝土梁裂缝试验研究

为研究配置500 MPa纵向热轧带肋钢筋的混凝土梁的裂缝特征及评估相关规范裂缝计算公式的适用性,进行了22根钢筋混凝土梁受弯性能试验,得到22个平均裂缝间距和92组裂缝宽度数据,相应的钢筋应力范围在201~482MPa,这些试验数据可反映钢筋应力较高情况下受弯构件的裂缝开展特点.试验结果表明,按规范GB50010—2002公式计算的平均裂缝间距、平均裂缝宽度和最大裂缝宽度比试验值普遍偏大,二者之比的均值分别为1.127,1.557和1.535.根据试验结果,提出配置500 MPa带肋钢筋的混凝土梁的裂缝宽度计算公式修正建议,并给出梁侧面钢筋处和受拉边缘的平均裂缝宽度的换算关系式,建议公式的计算值和试验值符合较好.

余热处理钢筋的组织性能研究

通过力学性能检验、金相组织观察等手段研究了几种不同级别余热处理钢筋的力学性能和显微组织。结果表明:在未添加合金元素情况下,通过轧后余热处理工艺可生产出高强度级别的钢筋,淬硬层厚度和淬硬层组织是影响余热处理钢筋强度的两个重要因素。

20MnSi热轧带肋钢筋冷弯断裂原因分析

通过化学成分、金相观察、扫描电镜和EDS分析,对某钢公司生产的20MnSi热轧带肋钢筋出现的冷弯断裂现象进行了研究。结果表明:钢材中C、Si、Mn元素含量超标,存在非金属夹杂物、粒状贝氏体和魏氏组织是导致热轧带肋钢筋冷弯断裂的主要原因。结合生产工艺,论述了非金属夹杂物、化学成分、粒状贝氏体和魏氏组织对钢筋冷弯断裂的影响机理。

高温后钢筋与混凝土黏结性能的试验研究

为研究高温后混凝土与带肋钢筋的黏结性能的退化规律,进行了不同受热温度后钢筋与箍筋约束混凝土的黏结-滑移拔出试验,其中钢筋采用直径为16 mm的带肋钢筋,黏结长度为80 mm.钢筋混凝土黏结试件的受热温度分别为100、300、500、700℃,所有试件均采用自然冷却方式.试验结果表明:由于箍筋的约束作用,黏结试块均发生拔出破坏;随着温度的升高,混凝土和钢筋的黏结强度逐渐下降,当温度达到700℃后其黏结强度比常温情况降低了65%左右.最后,考虑温度影响,给出了高温后混凝土与钢筋黏结-滑移曲线的计算公式,与试验结果比较发现,该公式具有较好的精度.

活性粉末混凝土中带肋钢筋搭接性能试验研究

为明确活性粉末混凝土RPC(reactive powder concrete)中带肋钢筋搭接连接的受力性能,合理确定RPC中纵筋的搭接长度,以纵筋搭接长度、RPC强度、搭接钢筋净距和配箍率为试验参数,对39个RPC中的钢筋搭接连接试件进行对拉试验,获得各试验参数对RPC中带肋钢筋搭接连接性能的影响规律。结果表明:对拉荷载作用下,RPC中带肋钢筋搭接连接分别出现钢筋拔出和拉断两种破坏模式,对于保护层厚度小于2倍钢筋直径的拔出破坏试件,一般还伴随外围RPC劈裂裂缝的出现;对于拔出破坏试件,搭接区域的搭接强度随搭接长度增大而略有减小、随RPC强度和配箍率的增加而增大;相较于搭接长度为100mm的试件,搭接长度为150mm试件的搭接强度约减小5%;强度等级为100MPa、120MPa和150MPa的RPC与直径为20mm带肋钢筋间的搭接强度分别约为17.5MPa、19.5MPa和21.1MPa;相较于未配箍筋试件,配箍率为0.34%和0.75%试件的搭接强度分别提高7.8%和13.1%;相较于钢筋净距为20mm试件,净距为0和40mm试件的搭接强度分别约减小5%和8%,但净距40mm试件搭接强度的降低主要是由于试件RPC保护层厚度过小,使得钢筋外围RPC产生劈裂所致。根据试验结果,建立搭接区域钢筋表面搭接强度及临界搭接长度的计算公式,并以该文及其他研究者的试验结果验证了所提公式的适用性,据此可确定带肋钢筋在RPC中的临界搭接长度。

基于神经网络的冷轧带肋钢筋机械性能预测

论述了神经网络在冷轧带肋钢筋机械性能预测中的应用。利用神经网络建立生产工艺参数与产品机械性能之间关系的数学模型,经过反复训练后即可用成熟的网络来预测产品性能。用此网络模型在南昌鑫叶拉丝加工厂进行大批量生产试验,预测出来的产品机械性能的准确率达到95%以上,从而为控制冷轧带肋钢筋机械性能提供了一条行之有效的方法。

带肋钢筋与灌浆料黏结性能试验

为灌浆料在预制装配式结构及加固改造领域提供理论依据,进行了27个带肋钢筋-灌浆料拉拔试验,研究了试件的破坏模式和黏结强度随变量的变化规律,分析了灌浆料开裂、压碎过程及与过程相对应的典型黏结-滑移曲线各阶段.基于试验数据,拟合了灌浆料黏结锚固强度公式、黏结强度对应的滑移值公式和黏结应力-滑移关系式,提出了钢筋在灌浆料中的锚固长度经验值.结果表明:随着保护层厚度增大,试件平均黏结强度不断增大,相比于混凝土,保护层厚度增大相同幅度,灌浆料黏结强度增长慢;随着钢筋直径增大,平均黏结强度减小;随着钢筋锚固长度增加,试件平均黏结强度降低,相比于自密实混凝土,锚固长度增加相同幅度,灌浆料黏结强度增长快;强度等级相同时,灌浆料黏结强度高于普通混凝土;钢筋与灌浆料间黏结性能和钢筋与混凝土间黏结性能有差异.