再生混凝土与锈蚀钢筋间的粘结性能试验研究.pdf
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1、第 3 8卷 第 1期 2 0 1 6年 2月 土 木 建 筑 与 环 境 工 程 J o u r n a l o f Ci v i l 。 Ar c h i t e c t u r a l& En v i r o n me n t a l En g i n e e r i n g V o l _ 3 8 N o 1 Fe b2 016 d o i : 1 0 1 1 8 3 5 j i s s n 1 6 7 4 4 7 6 4 2 0 1 6 0 1 0 0 7 再生混凝土与锈蚀钢筋问的粘结性能试验研究 王晨 霞 , 王 宇 , 李敬红 , 宋波。 , 曹芙波 ( 1 内蒙古科技 大学 建
2、筑与土木 工程 学院 内蒙古 包头 0 1 4 0 1 0 ;2 中国二 冶集团有 限公 司, 内蒙古 包头 0 1 4 0 3 0;3 包头市户外广告和牌 匾设置管理服 务处 内蒙古 包头 0 1 4 0 1 0 ) 摘 要 : 为 了探 究再 生 混凝土 结构 的耐 久性能 , 对 5组不 同钢 筋锈 蚀 率( 0 9 ) 的再 生 混凝 土 梁式 试 件进行 加 载试验 。分析 不 同钢 筋锈 蚀 率对再 生混 凝土 梁式试件 的钢 筋应 变 、 局 部 粘 结应 力 、 粘 结 一 滑移和极限粘结应力的影响。结果表明: 钢筋锈蚀率大于 3 时试件底部开始有细微锈胀裂缝 出 现 ; 锈蚀
3、 率越 大, 荷 载作 用 下钢 筋应 变 沿锚 固位 置 的 变化 曲线 越 平缓 ; 局 部 粘 结应 力 沿锚 固段 呈现 出双峰分布 , 峰值主要集中在加载端和 自由端附近; 加栽端附近位置滑移现 象最先发 生, 远 离加载 端滑移现象延后 ; 随着钢筋锈蚀率的增大 , 极限粘结强度先增加后降低 , 极限荷载下的滑移值增大。 关键 词 : 再 生混 凝土 ; 梁式试 件 ; 锈 蚀钢 筋 ; 粘结一 滑移 中 图分类 号 : T U3 7 5 文献标 志码 : A 文章 编号 : 1 6 7 4 4 7 6 4 ( 2 0 1 6 ) 0 1 0 0 4 6 0 8 Ex pe r i
4、 me n t a l a n a l y s i s o n b o nd b e ha v i o r b e t we e n r e c y c l e d c o nc r e t e a n d c o r r o d e d s t e e l b a r s W a n g Ch e n x i a , Wan g Y u , Li d mg h o n g , So n g Bo ,Cao F u b o (1 I nn e r Mo ng o l i a Unive r s i t y o f S c i e nc e a n d Te c h no l o gy I n
5、s t i t u t e o f Ar c hi t e c t u r e a nd Ci v i l Eng i ne e r i n g,Ba o t ou 01 40 1 0, I n ne r Mo n g o l i a ,P RC h i n a ; 2 Ch i n a S e c o n d Me t a l l u r g y Gr o u p C o r p o r a t i o n Li mi t e d ,B a o t o u 0 1 4 0 3 0 ,I n n e r Mo n g o l i a ,P RCh i n a: 3 Ba o t ou ou t
6、 do or a d ve r t i s i n g a n d pl a qu e s e t t i ng ma na g e me nt s e r v i c e,Ba o t ou 01 40 1 0,I nne r M o ngo l i a ,P RCh i na) Ab s t r a c t : W e c a r r i e d ou t l o a d t e s t s o n f i ve gr o up s o f r e c y c l e d c o nc r e t e b e a m s p e c i me ns of d i f f e r e nt
7、c or r o s i on r a t e s t o e x p l o r e t h e r e c y c l e d c o n c r e t e s t r u c t u r e d u r a b i l i t y, a n d a n a l y z e d t h e i n f l u e n c e O f d i f f e r e n t c o r r o s i o n r a t e s on s t e e l ba r s t r a i n, l o c a l bo nd s t r e s s,l o a d s l i p a n d t
8、he ul t i m a t e b o nd s t r e s s o f r e c yc 1 e c o nc r e t e be a m s p e c i me n s Th e r e s u l t s s h o w t h a t l i g h t l y c o r r o s i v e c r a c k s a p p e a r e d i n t h e b o t t o m o f t h e b e a m wh e n r e b a r c o r r o s i on r a t e wa s g r e a t e r t ha n 3 Th
9、e s t r a i n c ur v e wa s f l a t whe n t h e c or r o s i on r a t e o f r e i nf o r c i n g s t e e l ba r wa s g r e a t e r wi t h t he a nc ho r p o s i t i o n u nd e r t he br e a ki n g l oa d The d i s t r i bu t i o n of l o c a l bo nd s t r e s s a l on g t he a nc h or s e c t i o n
10、wa s bi m o d a l d i s t r i bu t i o n,a nd pe a k m a i nl y c on c e nt r a t e d ne a r t he l o a d i ng e n d a nd 收稿 日期 : 2 0 1 5 0 7 3 0 基金项 目: 内蒙古 自然科学基金( 2 0 1 4 MS O 5 5 1 、 2 0 1 5 MS 0 5 5 2 ) ; 内蒙 古 自治区高等学校科 学研究项 目( N J Z Y1 5 9 ) ; 包 市科 技计划项 目( 2 O 1 4 X L O O 9 ) 作者简介 : 王晨霞 ( 1 9 7
11、7 一 ) , 女 , 博 士 , 主要从事再生混凝土耐久性研究 , ( E - ma i l ) w a n g c h e n x i a 7 7 1 3 9 com 曹芙波 ( 通信作 者) , 男 , 副教授 , ( E - ma i l ) c a o f u h o 1 3 9 c o rn。 Re c e i v e d: 2 01 5 - 07 30 F o u n d a t i o n i t e m : Na t u r a l S c i e n c e F o u n d a t i o n o f I n n e r M o n g o l i a( No 2 0
12、1 4 M S 0 5 5 1 , 2 0 1 5 M S 0 5 5 2 ); S c i e n t i f i c Re s e a r c h P r o j e c t f o r Hi g h e r Un i v e r s i t y o f I n n e r Mo n g o l i a Au t o n o mo u s Re g i o n( No NJ ZY1 5 9) ; S c i e n c e a n d Te c h n o l o g y P l a n P r o j e c t s o f Ba o t o u ( No 2 0 1 4 X1 0 0
13、9 ) Au t h o r b r i e f : W a n g C h e n x i a ( 1 9 7 7 一 ) ,P h D c a n d i d a t e ,ma i n r e s e a r c h i n t e r e s t : r e c y c l e d c o n c r e t e d u r a b i l i t y r e s e a r c h ,( E ma i l ) wa n g c h e n x i a 7 7 1 3 9 c o m Ca o Fu b o ( c 0 r r e s p o n d i n g a u t h o r
14、 ) , a s s o c i a t e p r o f e s s o r ,( E ma i l ) c a o f u b o 1 3 9 com 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 1 期 王晨 霞, 等 : 再 生混凝 土 与锈 蚀 钢 筋 问的粘 结性 能试验研 究 4 7 t he f r e e e n d The s l i pp a ge p he n ome n on ha p pe ne d f i r s t o n t h e po s i t i o n ne a r t he l o a d i ng e nd,a nd d
15、e l a y e d a wa y f r om t he l oa d i n g e n dW i t h t h e i n c r e a s e o f r e b a r c o r r os i o n r a t e ,u l t i ma t e b o nd s t r e n gt h i n c r e a s e d f i r s t a nd t he n r e du c e d a nd s l i p va l u e i nc r e a s e d un de r t he ul t i ma t e l o a d Ke y wo r ds : r
16、e c yc l e d c o nc r e t e;be a m s p e c i m e ns;c o r r od e d s t e e l ba r s ;l o a d s l i p 近 5 O年以来 , 人们对再生混凝土的认识 己经从 陌生逐渐发展到熟悉 , 尤其是在发达 国家 , 再生混凝 土 的研 究 已经 从 非 结 构 构 件 层 面 转 向 结 构 构 件 层 面 l_ 1 , 再 生混 凝 土 已经 慢 慢 扩 大 了 在 实 际 工 程 中的 应用 2 。同时也将 面临着 耐久性 问题 , 其 中, 由于 氯离子侵蚀引起钢筋锈蚀 问题是导致结构粘结耐久 性破
17、坏 的一 个 主要 因素 。 中国对再生混凝土 的研究 比发达 国家起 步晚。 目前 , 主要 针 对再 生粗 骨料 的物理 力 学性 能 、 再 生混 凝 土材料 的耐久性 能进行 了研究 , 而关 于再生混凝 土结构耐久性 的研究 比较少。由于再生粗 骨料在形 状 、 材料性能等方面不同于天然粗骨料 以及再生混 凝土特殊的界 面结 构 , 使得我们不能完全按 照普 通混凝土技术进行设计 、 施工。学者们 已有不少关 于再生混凝 土与钢筋 间的粘结 性能 的研究 5 。 , 而 锈蚀钢筋 与再生混 凝土 的粘结 性能 的研究 则不 多 见_ 】 H 。已有 的研究多采用简单的中心拔 出试验进
18、 行宏观 的研究 , 拉拔粘结试验中, 没有剪力和弯矩 的 作用 , 与实 际工程 中结构构件 的受 力状态不 相符。 考 虑 到实 际工 程 中受 弯 构 件 的受 力 特 点 , 本 文 采 用 半 梁式 粘结 试 验 , 同 时 , 通 过 对 钢 筋 进 行 开 槽 处 理 、 内贴应变片的方法得出锚固区内各点的钢筋应变进 而分析得出锈蚀钢筋与再生混凝土粘结滑移性能 , 可为今后钢筋再生混凝土结构在工程设计、 施工 以 及结构耐久性等研究提供参考依据 。 1 实验方案 1 1 材料 性 能 水泥为 P 04 2 5普通硅酸盐水泥; 砂为天然河 砂 , 属中砂 ; 水为 自来水 ; 减水
19、剂为聚羧酸减水剂 ; 再 生粗骨料由包头某储煤场地坪拆除后的废弃混凝土 块 经过 人工 、 机 械破 碎并 严格 按 照 混凝 土 用 再生 粗 骨料 ( GB T 2 5 1 7 7 2 O 1 O ) 要求筛分成粒径为 5 3 1 5 mm 的再生粗骨料 。再生粗骨料性能 指标见 表 1 , 再 生混 凝土 的配合 比及 实测 强 度见 表 2 。试 验 用钢筋性能指标见表 3 。挑选废 旧混凝土块经人工 切 割 出 6 个 1 0 0 mm1 0 0 mm1 0 0 mm 的立 方 体 试 块 , 实测 废 旧混凝 土 抗压 强度 为 4 5 5 MP a 。再 生 混凝土 2 8 d立
20、方体抗压强度平均值为 3 5 5 MP a 。 表 1 再生粗骨料性能指标 Ta bl e 1 Pe r f o r m a n c e of r e c y c l e d c o a r s e a g g r e g at e 表 2 再 生 混 凝 土 配 合 比 及 强 度 Ta bl e 2 Pr o p o r t i o n a nd s t r e n g t h o f r e c y c l e d c o nc r e t e 钢筋类型 直径 抗拉强 屈服强 弹性模量 度 MP a 度 MP a ( 1 0 MP a ) 1 2 试 件 的设计 和制 作 试验制作了 5
21、组共 1 5根再生粗集料 取代率 为 1 0 0 的再 生 混 凝 土 半 梁 试 件 ( 编 号 RC B 2 0 0( 0 9 ) ) 。采用电化学加速锈蚀方法 , 控制钢筋锈蚀率分 别为 0 、 1 9 6 、 3 、 6 、 9 。梁 式试 件 尺 寸 为 1 2 0 mm2 0 0 mm8 2 0 mm, 保 护 层 厚 度 为 2 0 mm, 其 底部 主 筋 为 2 0 mm 的 HR B 4 0 0级 钢 筋 , 锚 固长 度 1 0 d ( d为钢筋直径) , 箍筋布置为 8 6 O , 满足适筋 梁配筋要求。梁尺寸及配筋如图 1 所示 , 梁 A、 B两 肢用 钢性 铰连
22、接 , 保 证 受 力 时不 发 生 扭 转 变 形 。测 试钢 筋经 铣床 沿 纵 轴 剖 切成 两半 , 并 沿轴 心进 行 纵 向开槽 , 凹槽宽度为 4 mm, 深度为 2 mm, 钢筋合拢 后 , 开槽 剖面 尺寸 为 4 mm4 mm, 开槽形 式及 槽 内 应变 片粘 贴如 图 2所示 。在 贴应 变 片之 前用 细 砂纸 将槽 底 打磨光 滑 并 用 棉 棒沾 取 丙 酮 擦 净 , 粘贴 应 变 片 时将接 触 面气泡 赶净 使其 与钢 筋 充分 接触 。每个 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 .
23、c o m 第 1 期 王晨 霞 , 等 : 再 生混 凝 土与锈 蚀钢 筋 间的 粘结性 能试 验研 究4 9 1 4试 件加 载及 数 据 采集 加载实验在内蒙古科技大学建筑结构实验室进 行 , 加载设备如图 4所示 , 通过手压油泵将荷载 由液 压千斤顶作用到分配梁顶 , 并将集 中力传递 到试验 梁 , 两 集 中力 作用 点一 端 为 固定 铰 支座 , 另 一 端 滑动 铰支座 。采用荷载逐级加载, 依据 混凝土结构试验 方法标准 ( GB T 5 0 1 5 2 -2 0 1 2 ) 每级 荷载取 1 k N, 当测试 钢 筋 自由端 有 明显 滑移 时加 载 结束 。钢 筋应
24、变 片 接 TD S - 5 3 0高 速 静态 数 据 采集 仪 , 自动 采集 数 据 。钢筋的加载端和 自由端分别安装 一套位移计 , 用 于测 量加 载 端 和 自由端位 移 , 加 载端 、 自由端 的位 置 如 图 1 所 示 。 一 _ ( a ) 试验加载装置 ( b ) T D S 一 5 3 0 静态数据采集装置 图 4 加载 设备 Fi g 4 Lo a d e q ui pm e n t 2 试验 结果分析 2 1测 试钢 筋应 变分 布规 律 试件破 坏时 的极 限荷载 P U , 分别选取 0 1 P 、 0 3 P u 、 0 5 P u 、 0 7 P u 、
25、0 8 P u 、 0 9 P u的荷载强度下试件 ( 破 坏一肢 ) 粘结区段钢 筋应变数值变化 , 如 图 5 所示 。 童 距锚固端距离, m 注 : 9 k N 2 6 k N 一 4 3 k N 6 O k N 一 6 9 k N 7 7 k N 一 8 6 k N ( a ) R C B 2 0 0 0 A 肢 距锚固端距离 r a m 注 : 一 1 2 k N一 3 5 k N 一 5 8 k N 8 1 k N 一9 3 k N m 1 0 5 k Nl 1 6 k N ( b ) R C B 2 0 0 1 A 肢 距锚固端距离 ra m 注:一 9 k N 2 8 k N
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- 再生 混凝土 锈蚀 钢筋 粘结 性能 试验 研究
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