高延性混凝土与带肋钢筋黏结性能试验研究

为研究高延性混凝土(HDC)与带肋钢筋的黏结性能,设计制作了20组试件。通过中心拔出试验,研究单调和重复荷载作用下试件的破坏形态及黏结滑移破坏机理,分析了HDC的抗压强度、纤维掺量、纤维种类及保护层厚度对带肋钢筋与HDC黏结性能的影响。结果表明:单调与重复荷载作用下,普通混凝土试件发生了脆性劈裂破坏,HDC试件发生劈裂和拔出破坏;试验结果表明,带肋钢筋与HDC的黏结强度随HDC抗压强度增加而提高;相同HDC抗压强度时,纤维掺量的增加可改善带肋钢筋与HDC的黏结性能;相比PP纤维,相同体积掺量的PE纤维与PVA纤维可有效限制混凝土内部径向裂缝的开展,提高带肋钢筋与HDC的黏结强度;依据破坏形态和黏结强度,得出临界相对保护层厚度为2.0;单调与重复荷载作用下,试件黏结强度比由纤维种类和相对保护层厚度主导,残余黏结强度比由抗压强度和纤维掺量主导;根据试验结果,建立了带肋钢筋与HDC的黏结强度计算公式和黏结-滑移本构模型。

NPR钢筋与海工混凝土的粘结性能试验研究

目前我国研究应用的钢材与西方发达国家相比强度仍然偏低,且普遍存在强度提高延性降低的问题,研究开发新型高强高延性钢筋是解决我国建筑用钢问题的有效途径。为了探究NPR钢筋能否应用于海工混凝土结构,本文采用中心拔出试验对NPR钢筋与海工混凝土间的粘结性能进行了研究,观察了试件的破坏形态,并分析了钢筋类型(NPR钢筋、普通钢筋)、海工混凝土强度等级(C30F250、C40F250、C50F250)、钢筋直径(8 mm、18 mm)及粘结长度(5d、7d)对粘结强度及粘结应力-滑移曲线的影响规律。试验结果表明:钢筋类型对破坏形态、粘结强度及粘结应力-滑移曲线均有明显影响;其他条件相同时,NPR钢筋的粘结强度低于普通钢筋;并且NPR钢筋的粘结强度随粘结长度的降低、海工混凝土强度等级的提高而增大。同时,采用三段式粘结-滑移本构模型对试验实测的粘结应力-滑移曲线进行拟合;结果表明,三段式模型能够较好地描述NPR钢筋与海工混凝土粘结应力-滑移曲线的特征。

CRB600H钢筋与蒸压加气混凝土黏结性能研究

通过对4组共36个CRB600H钢筋与蒸压加气混凝土拔出试件进行中心拔出试验,研究锚固长度、有无横筋锚固、试件在模具中选取的位置等因素对CRB600H钢筋与蒸压加气混凝土试件的黏结性能的影响,并与1组9个HPB300钢筋蒸压加气混凝土试件的黏结强度进行对比。试验结果表明:随着锚固长度从160 mm增加到300 mm,极限荷载提高了约88%;有横筋锚固试件比无横筋锚固试件的极限黏结强度提高了约49%;CRB600H钢筋与蒸压加气混凝土的极限黏结强度比HPB300钢筋提高了约62%。为CRB600H钢筋与蒸压加气混凝土在实际应用中提供了理论依据。

HRB400钢筋与超高性能混凝土粘结性能试验研究

为研究锚固长度、超高性能混凝土(UHPC)保护层厚度、钢纤维掺量和钢筋直径4种参数对HRB400钢筋与UHPC粘结性能的影响,制作16组横截面尺寸为150 mm×150 mm的钢筋-UHPC锚固试件进行中心拔出试验,分析不同参数下钢筋与UHPC的粘结强度。结果表明:当锚固长度由2倍钢筋直径增加到4倍以上钢筋直径时,试件破坏模式由钢筋未屈服拔出变为钢筋屈服拔出,钢筋与UHPC的粘结强度大幅降低;钢筋保护层厚度小于2倍钢筋直径时,保护层厚度越大粘结性能越好,超过该厚度后对粘结性能基本无影响;钢纤维掺量由0增加到1.5%时,粘结强度增加,钢纤维掺量在1.5%~3.0%范围变动对粘结强度的影响可忽略不计;不同钢筋直径(16,20,25,28 mm)对粘结强度的影响差别不大。经比较,各因素对钢筋与UHPC粘结性能影响程度从大到小依次为:锚固长度、UHPC保护层厚度、钢纤维掺量和钢筋直径。

BFRP筋与玄武岩纤维再生混凝土粘结性能

为了研究玄武岩纤维再生混凝土与BFRP筋的粘结性能,通过42个试件的中心拉拔试验,研究再生粗骨料取代率、BFRP筋的直径以及筋材的表面特征对其的影响。试验结果表明:随着再生骨料取代率的增加,峰值极限粘结应力逐渐降低,峰值滑移量呈现先减小后增大的趋势;随着BFRP筋直径的增大,粘结应力逐渐增大,与峰值粘结应力对应的峰值滑移量逐渐增大,但整体的变化范围很小;筋材的表面状况对玄武岩纤维再生混凝土与BFRP筋的粘结性能影响很大。分别采用改进BPE模型、CMR模型及连续曲线模型的计算值与实验值比较分析其极限粘结应力,依据试验结果采用非线性回归分析得出粘结-滑移本构关系模型,该模型的计算值与实验值吻合较好。

表面改性重组竹筋与竹炭砂浆界面粘结性能

为研究重组竹筋与竹炭砂浆的界面粘结性能,对共85个重组竹筋-竹炭砂浆试件进行中心拉拔试验,考虑了竹筋表面改性方法、等效直径、砂浆抗压强度、粘结长度等因素对界面粘结性能的影响。观察试件的粘结破坏形态,获取了各试件的粘结-滑移曲线、粘结强度和滑移量,分析了破坏机制,提出了界面粘结-滑移本构模型,得到了重组竹筋表面有效改性方法。结果表明:在不同初始条件下,拉拔试件存在3种破坏形态,分别为砂浆劈裂破坏、竹筋拉断破坏、竹筋拔出破坏,其中砂浆劈裂破坏最常见,破坏过程分为微滑移段、滑移段、下降段和残余段。竹筋表面经改性处理,其与砂浆界面粘结强度可提高13~46倍,界面粘结性能随竹筋粘结长度和等效直径的增大而降低,而砂浆强度对粘结性能的影响效果不显著。推荐使用粘砂和涂刷环氧砂浆两种方式对竹筋改性,在保证粘结性能的基础上,可改善养护过程中竹筋吸水膨胀导致与砂浆剥离,结构提前失效等问题。根据试验粘结-滑移曲线,得到经粘砂改性的重组竹筋-竹炭砂浆界面粘结-滑移本构模型,可准确预测重组竹筋与砂浆的界面粘结行为。经验证,该模型同样适用于试验中发生界面破坏的其他竹筋改性方法。

基于边界效应的钢筋混凝土中心拉拔全过程分析

断裂性能及粘结滑移本构模拟一直是混凝土数值模拟的重点和难点,文章基于钢筋混凝土界面局部断裂能的三线性模型,运用ABAQUS软件通过非线性弹簧单元模拟界面粘结行为,通过Spring2单元建立不同粘结长度的混凝土与筋之间的粘结滑移模型,进而对钢筋拔出全过程进行分析,并与光圆钢筋混凝土中心拔出试验结果对比,模拟运算结果良好,并根据数据演算结果进行进一步的分析。