竹筋陶粒混凝土的黏结性能.pdf
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1、第 1 6 卷第 4期 2 0 1 3年 8月 建筑材料罕墩 J OURNAL OF B UI LDI NG MATERI ALS Au g , 2 0 1 3 文章编号 : 1 0 0 7 9 6 2 9 ( 2 0 1 3 ) 0 4 0 5 9 2 0 7 竹筋 陶粒 混凝土的黏结性能 侯和 涛 , 陈 璐 , 孙 燕飞 , 吕忠珑 ( 1 山东大学 土建与水利学院,山东 济南 2 5 0 0 6 1 ;2 滨卅 I 学院 建筑与城乡规划系,山东 滨州 2 5 6 6 0 0 ) 摘要 : 通 过拉拔 试验研 究 了竹 筋陶粒 混凝 土 的黏 结性 能 , 探 讨 了陶 粒混 凝 土 强
2、度等 级 、 竹 筋类 型 、 竹 筋黏 结长度 、 竹筋 边长和 竹筋刻 痕 间距 对竹 筋 陶粒混 凝 土黏 结强 度 的影 响 结果表 明 : 无 刻痕 竹 筋陶粒 混凝 土的黏结破 坏形 式主要 为拔 出破坏 , 而带刻 痕 重组材 竹 筋 陶粒 混凝 土 的黏 结破 坏 形式 则 是肋 间混凝 土被 剪坏 ; 同等条 件 下 , 重组 材 竹 筋 陶粒 混凝 土 极 限黏 结 强度 高 于层积 材 竹 筋 陶粒 混凝土 , 但低于塑料筋陶粒混凝土; 当竹筋刻痕 间距为 1 5 mm时, 带刻痕重组材竹筋陶粒混凝土的 极 限黏 结强 度最 高 另 外 , 根 据 试验结 果拟合 出了重
3、组材 竹筋 与 陶粒混 凝 土的 锚 固长 度计 算公 式 , 该 公 式可指 导工程 应 用 关 键词 :竹筋 ;陶粒 混凝 土 ;拉 拔试验 ;黏 结性 能 ;锚 固长度 中图分 类号 : TU5 2 8 2 文献标 志码 : A d o i : 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 7 9 6 2 9 2 0 1 3 0 4 0 0 7 Bo n d Pr o p e r t i e s o f Ce r a mi c Co n c r e t e Re i nf o r c e d b y Ba mb o o Ba r HOU He t a o , C HE N Lu
4、 , S U N Y a n f e i , LUZ h o n g l o n g ( 1 S c h o o l o f Ci v i l En g i n e e r i n g ,S h a n d o n g Un i v e r s i t y, J i n a n 2 5 0 0 6 1 ,Ch i n a ; 2 De p a r t me n t o f Ar c h i t e c t u r e a n d Ur b a n Pl a n n i n g,B i n z h o u Un i v e r s i t y,B i n z h o u 2 5 6 6 0 0
5、,C h i n a ) Ab s t r a c t :B o n d p r o p e r t i e s o f c e r a mi c c o n c r e t e r e i n f o r c e d b y b a mb o o b a r we r e i n v e s t i g a t e d b a s e d o n p u l l o u t t e s t s The i n f l ue nc e s o f s t r e ng t h g r a d e o f c e r a m i c c on c r e t e,ma t e r i a l t
6、 y pe ,bo nd l e n gt h, s i de l e ng t h a nd n ot c h s pa c i n g o f ba mbo o b a r on t he b o nd s t r e ng t h be t we e n t h e ba m b o o b a r s a nd c e r a m i c c o n c r e t e we r e s t u di e dTh e r e s ul t s s ho w t ha t t he bo nd f a i l ur e m o d e o f c e r a mi c c o nc r
7、e t e r e i n f o r c e d by ba m b o o ba r wi t ho ut n o t c h i s c h i e f l y p u l l i n g o u t f a i l u r e ,h o we v e r ,t h e b o n d f a i l u r e mo d e o f c e r a mi c c o n c r e t e r e i n f o r c e d b y r e s t r u c t u r e d b a mb o o ( RB)b a r wi t h n o t c h e s i s s h
8、e a r f a i l u r e Th e u l t i ma t e b o n d s t r e n g t h o f c e r a mi c c o n c r e t e r e i n f o r c e d b y RB b a r i s h i g h e r t h a n t h a t o f c e r a mi c c o n c r e t e r e i n f o r c e d b y l a mi n a t e d b a mb o o ( LB)b a r ,b u t i t i s l o we r t ha n t ha t of c
9、 e r a mi c c o n c r e t e r e i nf or c e d by p l a s t i c ba r u nd e r t he s a me c o nd i t i o nW he n t h e n ot c h s p a c i n g i s 1 5 mm ,t h e u l t i ma t e b o n d s t r e n g t h o f c e r a mi c c o n c r e t e r e i n f o r c e d b y RB b a r s i s t h e h i g h e s t I n a d d
10、i t i o n,t he c o mput a t i o n a l f or m ul a f o r e mbe dd e d l e ng t h f o r RB b a r s a nd c e r a m i c c o nc r e t e i s p r o po s e d b a s e d o n t he t e s t d a t a, whi c h c a n b e u s e d i n p r a c t i c e Ke y wo r d s:ba m b o o b a r;c e r a mi c c on c r e t e;pu l l o
11、ut t e s t ;bo n d pr o pe r t y;e m be d de d l e n gt h 中国竹材 资源 丰富 , 无 论 是数 量 还 是 加工 水 平 均居世 界 产竹 国之 首 竹 子 生 长 周期 短 、 再 生 性 强 、 成材快、 力学和热工性能好 将竹子作为建筑结构用 材 , 有 利于提 升竹 资源 的利用率 然 而 , 因原 竹本 身固有的特点, 原竹需要加工成竹材产 品如竹胶合 板、 竹材层积材和竹材重组材等才能应用于建筑结 收稿 日期 : 2 0 1 2 0 2 2 4 ;修订 日期 : 2 0 1 2 一 l l 一 1 2 基金项 目: 山东省
12、 自然科学基金资助项 目( Z R 2 0 1 1 E E M0 2 3 ) ; 山东省研究生教育创新计划项 目( S DY CI 1 0 0 6 ) 第一作者 : 侯和涛( 1 9 7 o ) , 男 , 山东沂南人 , 山东大学副教授 , 博 士后 主要从 事复合墙板及 钢结构住宅产业 化研究 E ma i l : h o u h e t a o s d u e d u c n 通 信作者 : 陈璐( 1 9 8 6 一 ) , 女 , 山东滨州人 , 滨州学 院助教 , 硕士 主要从事新材料及复合墙板 的研究 E ma i l : c l b z x y r 1 2 6 c o m 学兔
13、兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 4期 侯和涛 , 等 : 竹筋陶粒混凝土 的黏结性 能 构中 目前, 国内外对竹材产品均有所研究 、 应用 , 例 如: 李玉顺等 在 2张竹胶板之间用高强度结构胶 黏 结 l张压 型 钢 板形 成 钢 竹 组 合 板 , 该 钢 竹 组合 板 具 有 良好 的延 性 ; 国外 在建 筑 结 构 中运 用 了包 括 竹 制混凝土永久性模板 、 竹筋等竹材产品 迄 今为 止 , 国 内外 有许 多 关 于 钢 筋 、 F RP筋 、 型 钢 加 固陶粒 混凝 土和 普通 混凝 土及 筋材 与混凝 土之 间黏结性能 的研究l_ 6 结
14、构用 陶粒 混凝 土密度为 1 4 0 0 1 8 0 0 k g ma , 普通混凝土密度为 2 4 0 0 k g 1 3 , 采用陶粒混凝土代替普通混凝土 , 可使混凝土墙板 自重减轻 用重组材竹筋或层积材竹筋代替钢筋 , 则 可显著提高混凝 土墙板 的保 温隔热性能和节 能效 果 竹筋与陶粒混凝土之问的黏结锚 固是二者协 同 工作 的基 础 本 文 通 过 对 竹 筋 陶粒 混凝 土 拉 拔 试 件 进 行拉 拔试 验 , 观察 拉拔试 件 的破 坏形 式 , 探 讨 竹 筋 长 、 竹筋 刻痕 间距 对 竹 筋 陶粒 混凝 土黏 结 强度 的影 响 , 建立竹筋与陶粒混凝土锚 固长度
15、计算公式 , 从 而 为建立竹筋陶粒混凝土的黏结一 滑移本构关系奠定 基础 1 试 验设计 1 1试验 材料 本试验采用的重组材竹筋 ( R B筋) 和层积材竹 筋( L B筋) 为浙江安吉华信竹制品有限公司产品, 塑 料 筋为光 圆环 氧绝 缘 棒 ( P 一 1 , P 3 ) 和 聚 甲醛 塑料 棒 ( P 一 2 ) 各 种筋 材 的力 学 性 能 见表 1 本 试 验 采 用 的 混凝 土轻 骨料 为 页岩 陶粒 , 产 自山东 淄 博 , 粒径 5 8 mm, 表 观 密 度 为 1 6 5 0 k g m。 , 堆 积 密 度 为 9 0 0 k g m。 , 空隙率 ( 体 积
16、分 数 ) 为 4 5 陶粒 混凝 土 设计 强度 等级 为 C 3 0 , C 4 0和 C 5 O 陶粒 混 凝 土配 合 类型 、 陶粒混凝土强度等级、 竹筋黏结长度、 竹筋边 比和力学性能分别见表 2和表 3 表 1 竹筋和塑料筋的力学性能 Ta b l e 1 M e c h a n i c a l p r o p e r t i e s o f b a mb o o a n d p l a s t i c b a r s 1 2 试 件 设计 本 文主 要考 察 陶粒混 凝土 强度 等级 、 筋 材种 类 、 竹筋边长、 竹筋刻痕间距和竹筋黏结长度等因素对 竹筋陶粒混凝土黏结性 能
17、的影响 拉拔试件明细见 表 4所示 带刻痕的重组材竹筋如图 1所示 养护完 成 的拉 拔试 件 如 图 2所 示 本 文依 据 GB 5 O 1 5 2 9 2 混凝 土结 构 试验 方 法 标准 进行拉拔试验 , 埋置筋材的陶粒混凝土试块尺 寸为 1 5 0 mm1 5 0 mm1 5 0 i i 3_ m, 筋材与陶粒混凝 土的黏结区设置在陶粒混凝土试块的中心 用涂抹 了黄 油 的塑料 布包 裹筋 材与 陶粒 混凝 土试块 接 触部 分 的两端 , 隔离筋材 与 混凝土 试块 之 间的黏 结 , 从 而 控 制各筋 材 的黏 结 长 度 , 并 避 免试 件 加 载 端 因荷 载 较 大而
18、造 成 的混凝 土 局部挤 压破 坏 每组 拉 拔试 验均 含 3个 试 件 , 试 验 结 果取 平 均 值 本试验中的滑移值均指 自由端的滑移值 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 建筑材料学报 第 l 6卷 2 3 2 筋材种 类影 响 不同筋材拉拔试件的黏结一 滑移曲线见图 8 ( a ) ( c ) 由 图 8 ( a ) 可 知 , P 一 1塑料 筋 拉 拔 试 件 的极 限黏 结强度要高于重组材竹筋和层积材竹筋拉拔试件, 其
19、 黏结一 滑移 曲线 的延 性发 展也较 好 ; 重 组材 竹筋 与 陶粒混 凝土 间的黏 结性 能优于层 积材 竹筋 与 陶粒 混 凝 土 间的黏结 性 能 , 虽 然 在微 滑 移 阶段 两 者 曲线 斜 率接近 , 但重组材竹筋拉拔试件黏结一 滑移曲线经历 了极 限黏结 强度 后 有 明显 的下 降段 和残 余段 , 说 明 加载后期重组材竹筋与陶粒混凝土间的机械咬合力 和摩擦力仍起到不可忽视 的作用 层积材竹筋在进 S l i p mm ( a ) RB& L B b a r s wi t h s i d e l e n g t h 1 0mm a ndP 1 5 入滑 移阶段 后 咬
20、合 力 就不 复存 在 , 只是 依靠 破 碎 混 凝 土粒产生 的新摩 擦力支 持 黏结 强度 从 图 8 ( b ) 发 现 , 当竹筋 边长较 小 ( 5 ram) 时 , 重 组 材竹 筋 拉 拔 试 件 和层积材 竹筋拉 拔试件 的黏结 强度及 其发 展趋 势 十分 接近 由图 8 ( c ) 可见 , 虽 然 P 一 2塑料筋 拉拔 试件 的黏结强 度较高 , 但其没 有表 现出 良好 的黏 结延 性 , 极限破 坏 阶段 和下 降段 不 明 显; 当竹 筋 边 长 为 1 5 mm 时 , 重组 材竹筋 拉拔试 件 的黏 结强度 较 大 , 其 微 滑移 阶段斜 率要 明显 大
21、于层 积 材竹 筋 拉 拔试 件 , 下 降 阶段 也 比较 明显 S l i p mm ( b ) R B& L Bb a r s wi t h s i d el e n gth 5 r n l T l ( c 1 R B &L Bb a r s wi t h s i d el e n g t h 1 5mm a n dP一 2 图 8 不 同筋材拉拔试件 的黏结一 滑移曲线 F ig 8 B o n d s l ip c u r v e s o f p u ll o u t s p e c im e n s w it h d i ff e r e m m a t e r ia l t y
22、p e o f b a r s 2 3 3竹 筋黏结 长度影 响 竹 筋黏 结长 度不 同时拉 拔 试 件 的黏 结 一 滑 移 曲 线见 图 9 ( a ) , ( b ) 为 方便 阅读 起 见 , 图例 说 明 中试 件编码 后 面 的 括 号 内 标 出 了 竹 筋 黏 结 长 度 由 图 9 ( a ) 可见 , 当采用边长同为 1 0 mm 的重组材竹 筋 时 , 拉 拔试 件黏 结 强度 随着 竹 筋黏 结 长度 的增 大 而 减小 由图 9 ( b ) 可见 , 当采用 边 长 同为 1 0 r n m 的层 0 5 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 3 5 4 0 4
23、5 5 0 S l ip ram ( a ) R B b a r 8 积 材竹筋 时 , 拉 拔 试件 黏 结 强度 也 随 着竹 筋 黏 结 长 度 的增 大而减 小 拉拔 试件 黏结应 力在竹 筋与 陶粒混凝 土 的黏 结 区域 内呈不均 匀分布 , 且 主要 集 中在加 载端 附近 竹 筋黏结长度越大, 拉拔试件黏结应力分布越不均匀 , 越易 发生黏 结破 坏 , 因此拉 拔 试件 黏结 强 度 随竹 筋 黏结 长度 的增加而 降低 Sl i p ram ( b ) L Bb a r 图 9 黏结长度不 同时拉拔试件的黏结一 滑移 曲线 Fi g 9 Bo nd - s l i p c
24、u r v e s o f pu l l ou t s pe c i me ns wi t h di f f e r e nt b on d l e ng t h of b a mb oo ba r s 2 3 4筋材边 长影 响 竹筋 边长 不 同时 拉拔 试 件 的黏结 一 滑 移 曲线分 别见 图 1 0 为 了 方便 阅读 起 见 , 图 例说 明 中 试 件 编 码 后 面 的括号 内标 出 了竹筋 边 长 由图 1 0可 见 : 随 着 竹筋 边长 的增 加 , 重组 材 竹 筋 和层 积 材 竹筋 拉 拔 试 件 的黏结 强度 都 降低 这是 因为 , 竹 筋边 长 越 大 ,
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- 陶粒 混凝土 黏结 性能
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