混凝土中化学植钢的静力拉拔试验研究.pdf
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1、中国科技核心期刊 钎 巍 柑拇 混凝士中化学植钢韵静力拉拔试验研究 穆建春, 习会峰 , 王志刚, 龙志勤 ( 广东石 油化工 学院, 广东 茂名5 2 5 0 0 0 ) 摘要 : 通过在不同强度混凝土中植入不同型号角钢的静力拉拔试验, 得出了植钢的3 种破坏模式、 荷载滑移全过程曲线、 荷载 应变实测 曲线 。 与传统 的植筋试验结果相 比, 植钢技术更易充分发挥整个锚 固段粘结力 的作用 。 植钢与植筋 的静力拉拔试验得到的 破坏模式及荷载滑移全过程 曲线有较大区别, 对此进 行了详 细分析 , 并提 出了植钢技术和植筋技术的应 用前景 。 关键 词: 植钢; 植筋; 静力拉拔; 破坏模
2、式 中图分类号: T U 5 2 8 0 文献标识码 : A 文章编号: 1 0 0 1 7 0 2 X( 2 0 1 3 ) 1 1 - 0 0 1 4 0 4 A s t u d y a b o u t t h e p u l l - o u t t e s t o f a d h e s i v e l y e m b e d d e d s t e e l L-b a r i n c o n c r e t e MU fi a n c h u n , X I Hu if e n g , WAN G Z h i g a n g , L O NG Z h i q i n ( Gu a n
3、g d o n g Un i v e r s i t y o f Pe t r o c h e mi c a l Te c h n o l o g y, Ma o mi n g 5 2 5 00 0, Gu a n g d o n g, C hi n a ) Ab s t r a c t : I n t h i s p a p e r , t h o u g h t h e p u l l - o u t t e s t s o f a d h e s i v e s t e e l i n c o n c r e t e , t h r e e d e s t r o y f o r ms
4、, t h e w h o l e l o a d - s l i d c u r v e s , t h e l o a d s t r a i n me a s u r e d c u rve s o f d i ff e r e n t s t y l e a n g l e s t e e l wi t h d i f f e r e n t g r a d e c o n c r e t e we r e o b t a i n e d Co mp a r e d wi t h t r a d i t i o n a l p l a n t i n g b a r t e s t r
5、 e s u l t , i t wa s f o u n d t h a t t h e e mb e d d e d s t e e l i n c o n c r e t e s h o u l d g i v e mo r e f u l l y p l a y t o t h e a d h e s i v e f o r c e t h a n t h e e mb e d de d b a r Th e r e we r e a l s o s o me d i f f e r e n c e s wi t h t h e f a i l u r e mo d e s a n d
6、 t h e wh o l e l o a d -s l i d c u rve s Th e a p p l i c a t i o n p r o s p e c t s o f t wo k i n d s o f a n c h o r t e c h n o l o g i e s , i e e mb e d d e d s t e e l t e c h n o l o gy a n d e mb e d d e d b a r t e c h n o l o g y ,we r e p r o p o s e d Ke y wor ds : e mb e d d e d s t
7、 e e l : e mb e d d e d b a r ; p u l l o u t t e s t ; f a i l u r e mo d e 0 引 言 植钢技术和植筋技术都是后锚固技术,是在已有的混凝 土基材上成孔,然后在孔中灌入化学结构胶并植入钢筋或型 钢的锚固技术。植筋技术作为一种加固方法已被广泛应用于 建筑物的加固和改造中。但是, 随着加固改造工程规模的增 大、 结构形式的增多, 需加固构件也向大截面、 大跨度发展, 植 筋加固技术就表现出了其局限性: 如果按照设计计算, 所需种 植钢筋数量很多, 原有构件截面较小, 而在规范中植筋间距有 最小值要求,会出现不能在构件上植入
8、计算所需钢筋数的问 题, 由此限制了植筋技术的应用。针对植筋加固方法的局限 性, 本文提出了 化学植钢加固法这一新的加固方法。 植钢技术 与传统的植筋技术不同,该技术可充分发挥型钢截面特性的 优势, 既可用于既有构件的加固改造, 也可与新混凝土浇筑成 型、 整体工作, 形成“ 钢一 混凝土” 组合构件。 植钢技术目前在国内外报道较少,本课题组曾尝试将植 基金项 目: 广东省科技计划项 目( 2 0 1 1 A0 3 0 2 0 0 0 1 6 , 2 0 l 2 B 0 3 1 0 0 o O 2 3 ) 收稿 日期 : 2 0 1 3 - 0 8 1 5 作 者简介: 穆建春 , 女 , 1
9、 9 6 2年生 , 山西太 原人 , 硕 士生导师 , 教授, 研 究方向: 结构 工程 、 新型建筑材料 。 地址: 广 东省茂名市广 东石油化工 学院教师发展 中心, E ma i l : mu e h e n g 2 0 0 4 1 6 3 c o n。 1 4 新型建筑材料 2 0 1 3 1 1 钢技术应用于某一办公楼的加固改造工程中, 效果良好。 为了 植钢技术更多更广泛地应用于工程实践中,本课题组对植钢 技术的锚固性能做了 试验研究,对植钢在静力拉拔力作用下 的破坏模式、 受力特征、 力一 滑移曲线进行了分析, 并与传统 的植筋技术进行了比较。 l 试验 1 1 概况 试验选取
10、3 种强度等级分别为C 3 0 、 C 3 5 、 C 4 0的素混凝 土现浇成尺寸分别为5 0 0 m m x 5 0 0 m m x 1 2 6 0 I n n的试块, 试 块在常温下制作并养护至2 8 d 。在植钢拉拔试验前对试块进 行回弹试验,经测试 3 种试块的强度等级分别为C 2 9 、 C 3 3 、 C 4 5 : 选取了3 种不同型号的Q 2 3 5 等边角钢, 分别为L 3 0 x 3 、 IA0 x 4 、 L 5 0 x 5 , 静力拉拔试验设计见表 1 。 表 1 静力拉拔试验设计 编角钢 混凝土 锚 固 编角钢 混凝土 锚 固 号型号强度等级深度 m m 号型号强度
11、等级深度 m m 1 3 0 x3 C3 0 1 8 O( 6 D 6 4 0 x 4 C4 0 2 4 0( 6 L ) 2 3 0 x3 C3 5 2 2 5( 75 L ) 7 5 0 x5 C3 0 4 5 0( 9 D 3 3 O x3 C4 0 2 7 0( 9 L) 8 5 0 x5 C35 3 0 O( 6 L) 4 4 0 x 4 C3 0 3 0 0( 75 L) 9 5 0 x5 C 4 0 3 7 5( 7 5 L) 5 4 0 x4 C3 5 3 6 0( 9 L ) 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
12、 u t u .c o m 穆建春, 等: 混凝土中化学植钢的静力拉拔试验研究 通过试验发现,化学植钢与化学植筋在静力拉拔下的破 坏模式有所不同。化学植筋的大量试验表明l 1 l, 植筋在静力拉 拔下通常有 5 种变形模式( 见图4 ) , 而每一种变形模式均伴 随有混凝士的锥形破坏。 究其原因, 主要是因为二者的传力方 式有所不同造成的。 化学植筋在静力拉拔时, 其传力是通过化 学粘结、 机械摩擦及机械锁固来完成的。 而化学植钢的传力则 主要是通过化学粘结、 机械摩擦来完成的, 在传力的过程中化 学植钢的机械摩擦力较化学植筋的要大很多,但是其机械咬 合力却小得多。植钢前, 我们已存型钢外表面
13、4 5 。 方向刻痕, 但是冈为型钢很薄,刻痕不宜太深,在拉拔时其作用不甚明 显。由此可见, 化学植筋时, 混凝土表面的锥形破坏主要是由 于植筋的机械咬合力产生的。 上+ t a ) 【 b ) ( c ) 【 d ) ( 0 ) ( a ) 混凝士椎体破坏 ; ( b ) 混凝土一 胶界面破坏 ; ( c ) 钢筋一 胶 界面破 坏; ( d ) 混合界面破坏 ; ( e ) 钢 筋破坏 图 4 植筋静 力拉拔下的破坏模式 2 - 2 化学植钢的破坏过程 试件 2 , 对于每一组试验, 加载制度均按型钢破坏极限的 5 、 2 0 、 4 0 、 屈服极限、 6 0 、 8 0 等分级加载,
14、每一级荷载 加载完成后均有5 m i n 或 1 0 m i n的持荷时间。当拉力至第4 级3 6 k N时, 可听到轻微的啪啪声, 混凝土表面残留的结构胶 出现裂纹; 当加载至第5级4 3 8 k N时, 可明显听到爆裂声、 观察到裂纹变成裂缝, 并扩展了3 5 m m ; 继续加载, 爆裂声增 大, 裂缝扩展加速; 当加载至第 8 级8 7 k N时, 可听到很大的 爆裂声: 加载至9 8 I 4 k N时, 型钢断, 混凝土表面隆起破坏, 隆 起高度达3 c m, 长度约 1 0 c m 。 本次试验中发生型钢拔断破坏 的还有试件3 、 试件5 和试件7 。 对于试件 1 , 加载至2
15、9 2 k N时, 可听到啪啪声, 结构胶与 型钢接触处出现裂纹; 加载至4 3 8 k N时, 可听到连续啪啪声, 裂纹明显扩展; 加载至8 3 k N时, 粘贴的应变片全部溢出; 加 载至9 3 k N时, 型钢发生较大塑性变形并被拔出, 属胶钢界面 破坏, 观察发现, 这时混凝土没有发生任何破坏。 试件4 , 加载至7 8 k N时, 可听到啪啪声, 混凝土表面残 留的结构胶出现裂纹; 加载至 1 0 4 k N时, 发出爆裂声; 加载 至 1 3 0 k N时, 型钢被拔出。 这时可观察到除发生胶钢界面破 坏外, 混凝土表面出现裂纹, 属胶钢界面及混凝土破坏。与 试件 l 相比, 二者
16、的破坏模式都是型钢发生颦性变形, 并被 拔出,但是由于试件 l 埋深较浅,混凝土没有发生任何破 1 6 新型建筑材料 2 0 1 3 1 1 坏, 而试件4 埋深较深, 随着型钢拔出, 混凝土表面也发生了 破坏。 试件 8 , 加载至6 0 k N左右时, 发出啪的一声; 加载至 1 2 0 k N时, 连续发出啪啪声, 接着型钢被拔出, 发生胶钢界面破 坏。这时型钢基本没有发生塑性变形, 混凝土没有任何破坏。 2 3 植钢应变分布 图5 为试件 l 和试件2 的荷载一 应变试验实测曲线。其 中, 应变片1 、 2为一组, 3 、 4为一 组, 5 、 6为一组, 粘贴位置见 图l , 3 组
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