超高性能混凝土中钢筋早龄期搭接黏结试验研究.pdf
《超高性能混凝土中钢筋早龄期搭接黏结试验研究.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《超高性能混凝土中钢筋早龄期搭接黏结试验研究.pdf(6页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、20239Building Construction1836超高性能混凝土中钢筋早龄期搭接黏结试验研究荣 建上海城建市政工程(集团)有限公司 上海 200065摘要:超高性能混凝土(UHPC)作为预制结构湿接头时的传力性能是至关重要的。在这种情况下,接头中采用钢筋搭接的方式进行传力是一种方法。当接头中钢筋的搭接空间有限时,需要研究后浇UHPC中钢筋的黏结行为,特别是在施工的早期阶段。就这一问题进行了试验研究,对处于3 d龄期的UHPC,进行了搭接拉拔试验,考虑了钢筋锚固长度、搭接长度和钢筋净间距对搭接黏结行为的影响。结果表明:对于施工早期的后浇UHPC接头,锚固长度为6倍钢筋直径已可满足结构设
2、计要求,相比普通混凝土,有效缩减了钢筋锚固长度;在钢筋保护层厚度大于钢筋净间距条件下,钢筋净间距对搭接黏结强度的影响较小;存在最优搭接长度,建议搭接长度为锚固长度的1/3能最大程度发挥搭接情况下UHPC对钢筋的黏结锚固性能。关键词:超高性能混凝土;早龄期;搭接拉拔试验;搭接黏结强度;黏结滑移曲线中图分类号:TU528 文献标志码:A 文章编号:1004-1001(2023)09-1836-05 DOI:10.14144/ki.jzsg.2023.09.030Experimental Study on Bond of Early-age Rebar in Ultra-high Performan
3、ce ConcreteRONG JianShanghai Urban Construction Municipal Engineering(Group)Co.,Ltd.,Shanghai 200065,ChinaAbstract:The load transfer behavior of ultra-high performance concrete(UHPC)is critical when used as a wet joint in precast structures.In this case,it is a method to transfer the force by overla
4、pping the steel bars in the joint.The bond behavior of the reinforcement in post-cast UHPC needs to be studied when the lap space of the reinforcement in the joint is limited,especially in the early stages of construction.An experimental study was carried out to investigate the bond behavior of UHPC
5、 at the age of 3 days.The effects of anchorage length,lap length and clear spacing on the bond behavior of UHPC were investigated.The results show that the anchorage length of 6 times the diameter of the steel bar can meet the design requirements for the post-cast UHPC joints in the early stage of c
6、onstruction,and compared with ordinary concrete,the anchorage length of the steel bar is effectively reduced.When the thickness of the protective layer is greater than the net spacing,the net spacing has little effect on the bond strength;There is an optimal overlap length,and it is suggested that t
7、he overlap length should be 1/3 of the anchorage length to maximize the bonding and anchorage performance of UHPC to steel bars in the case of overlap.Keywords:ultra-high performance concrete;early-age;lap pull-out test;lap bond strength;bond-slip curve缝连接5-6、预制梁柱连接7-8等方面已展开运用与研究。以UHPC作为湿接头连接预制构件,通常
8、会采用预制构件预留钢筋,并在UHPC接头中以搭接的方式来传递受力,因此研究UHPC中钢筋的搭接黏结锚固性能是非常必要和关键的。对于UHPC中钢筋的黏结锚固性能,国内外已开展一系列试验研究,其中以直接拉拔试验为主。Fehling等2考虑钢筋保护层厚度和锚固长度等因素,对纤维含量为1.5%体积分数的UHPC开展直径12 mm的钢筋直接拉拔试验,根据试验结果将拉拔破坏定义为4种模式,当采用适宜的保护层厚度和钢筋锚固长度,可避免脆性锥形破坏。Deng等9由活性粉末混凝土(RPC)中高强钢筋HRB500的中心拉拔试验,分别建立了黏结强度关于保护层厚度和锚固长度的拟合公式以及临界锚固长度计算公式,并建议H
9、RB500在RPC中的锚固长度取为4倍钢筋直径。超高性能混凝土(ultra-high performance concrete,UHPC)是一种剔除粗骨料,并掺和微小钢纤维而形成的水泥基复合材料,具有高强度、高延性、高耐久性等特点1。相较于普通混凝土,UHPC的高黏结性能能够有效缩减钢筋的锚固长度2,并且普通混凝土与后浇UHPC界面表现出了良好的抗拉和抗剪性能3-4,这使得UHPC成为一种优异的预制构件连接材料。目前,UHPC在预制桥面板接基金项目:上海市科学技术委员会科研资助项目(21DZ1202806)。作者简介:荣 建(1981),男,硕士,高级工程师。通信地址:上海市交通路1565号2
10、4楼(200065)。电子邮箱:收稿日期:2023-06-09建筑材料BUILDING MATERIAL建筑施工第45卷第9期1837Marchand等10由UHPFRC(混掺聚丙烯纤维和钢纤维)中屈服强度500 MPa钢筋的拉拔试验,对FIB11模型规范中普通混凝土的黏结滑移曲线的上升段进行了修正。Alkaysi等12由早龄期UHPC中钢筋的拉拔试验发现7 d龄期的UHPC能够形成最终抗压强度和黏结强度的75%。由于单根钢筋的拉拔试验尚不能反映搭接状况下UHPC中钢筋的黏结性能,不同形式的搭接拉拔试验被用来进一步研究搭接因素对UHPC中钢筋黏结性能的影响。Yuan等13关于UHPC中钢筋搭接
11、试验结果显示,钢筋直径、锚固长度、保护层厚度、UHPC龄期强度、钢筋间距均会对钢筋黏结强度产生影响。Lagier等14采用钢筋开槽粘贴应变片的方法研究搭接状况下UHPFRC中钢筋黏结应力的分布规律,并由试验得出较高的纤维含量(4%)能有效控制早期收缩横向裂缝的发展。方志等15以纵筋搭接长度、RPC强度、搭接钢筋净距和配箍率为参数,开展直径20 mm的HRB400钢筋的搭接拉拔试验,建立了搭接区域钢筋表面搭接强度及临界搭接长度的计算公式。马福栋等16开展UHPC中直径25 mm的HRB400钢筋的搭接拉拔试验,得出在保护层厚度为45 mm且未配箍筋时,其临界屈服和极限搭接长度分别为7.3倍钢筋直
12、径和12.6倍钢筋直径,并拟合出搭接黏结强度计算公式及临界锚固和搭接长度计算公式。Al-Quraishi等17开展RPC梁式钢筋搭接试验,结合数值模拟对ACI 318-1418中的搭接强度公式进行修正。目前关于UHPC钢筋搭接黏结性能的试验研究通常没有明确区分钢筋搭接长度和锚固长度对搭接黏结性能的影响,同时UHPC中早龄期钢筋搭接黏结性能的研究尚不充足。本文以上海市竹园污水处理厂四期工程AAO生物反应池某全预制装配区域为研究背景,其中预制隔墙采用后浇UHPC钢筋搭接方法与底板连接,并在施工早期阶段拆除墙体临时支撑,因此UHPC中良好的早龄期钢筋搭接黏结性能是预制构件之间在施工早期进行有效传力的
13、关键因素。本文考虑钢筋锚固长度、搭接长度、钢筋间距等因素开展UHPC中早龄期钢筋搭接拉拔试验,探究各因素对钢筋搭接黏结性能的影响,为实际工程建设提供设计依据。1 试验设计1.1 试验试件基于UHPC湿接头使用形式及文献13设计制作了搭接拉拔试件1和试件2,参见图1和图2。试件由C35混凝土(NSC)底板与其上后浇的UHPC试块组成。搭接钢筋一端预埋在NSC底板中,另一端锚固在UHPC试块中。而加载钢筋一端锚固在UHPC试块中,另一端从UHPC试块中伸出以施加荷载。试件1和试件2中加载钢筋的锚固长度L1分别为18d和6d(d为钢筋直径)。试验考虑加载钢筋锚固长度、搭接长度、钢筋净间距等因素对UH
14、PC中钢筋搭接黏结性能的影响,共设置了13组试验,不考虑钢筋保护层的影响,加载钢筋最小保护层厚度为8.5d,具体试验组编号及相关参数,参见表1。参数具体表示的含义,参见图3,其中H为UHPC试块高度;L2为UHPC中搭接钢筋锚固长度;l为UHPC试块中钢筋搭接长度;S为钢筋之间的水平净间距。试验组编号如“D18-16-1”表示加载钢筋锚固长度为18d,搭接长度为16d,钢筋净间距为1d。UHPC试块的龄期为3 d,立方体抗压强度fcu为81 MPa,劈裂抗拉强度为5.7 MPa。试件中钢筋均为直径25 mm的HRB400。加载钢筋4006006005004002251 2002502 0002
15、50(a)正视图(b)侧视图搭接钢筋UHPC试块C35混凝土底板图1 试件1构造尺寸示意6004004002 6501 800225250250600300350375 (a)正视图(b)侧视图加载钢筋UHPC试块C35混凝土底板搭接钢筋图2 试件2构造尺寸示意表1 试件相关参数及主要试验结果试件编号试验组 H/mm L1/mm L2/mm l/mm S/mm Fu/kN u/MPa su/mm破坏模式试件1D18-16-150045045040025250.87.10FD18-16-250045045040050252.67.15FD18-16-350045045040075249.27.0
16、5FD18-16-4500450450400100248.37.03F试件2D6-1-23751502502550212.7 18.05 3.209PFD6-1-33751502502575214.1 18.18 3.753PFD6-1-437515025025100221.1 18.77 3.353PFD6-2-23501502505050231.7 19.67 7.752PFD6-2-33501502505075231.0 19.61 4.830PFD6-2-435015025050100234.4 19.90 8.342PFD6-4-230015025010050212.9 18.07
17、2.920PFD6-4-330015025010075213.0 18.08 5.217PFD6-4-4300150250100100219.6 18.64 5.075PF 注:表中H为UHPC试块高度;L1为UHPC中加载钢筋锚固长度;L2为UHPC中搭接钢筋锚固长度;l为UHPC试块中钢筋搭接长度;S为钢筋之间的水平净间距;Fu为极限荷载;u为搭接黏结强度;su为与u对应的加载钢筋的滑移位移;F为钢筋拔断破坏模式;PF为拔出破坏模式荣建:超高性能混凝土中钢筋早龄期搭接黏结试验研究20239Building Construction1838搭接钢筋加载钢筋UHPC6002L1LHNSClS图
18、3 试验组参数示意1.2 试验装置试验加载装置参见图4(a),制作了一个自平衡反力支架进行加载,在支架底部放置3个垫块,使支架反作用力作用在加载钢筋周围UHPC试块的破坏影响范围外。支架底部的三角形钢板镂空,避免对UHPC试块表面的约束。由锚具固定加载钢筋,通过安装在支架上的液压千斤顶来对加载钢筋施加拉拔力,千斤顶的出力能力为600 kN。每组试验加载时均在UHPC试块上放置自平衡反力支架。为避免在试验过程中支架反力对加载钢筋和搭接杆钢筋产生影响,需设置支架放置的位置和方向,如图4(b)所示。加载钢筋搭接钢筋45029070701010(a)加载装置(b)安装位置及方向UHPC试块反力支架锚具
19、力传感器拉拔力钢垫块钢垫块液压千斤顶图4 试验加载装置及安装示意1.3 测试内容正式试验采用力控制加载,在液压泵的控制下千斤顶以500 N/s的速度进行加载。当试验钢筋被拔出或断裂时,试验终止。液压千斤顶的加载力由力传感器监测,参见图4(a)。在加载钢筋上布置2个LVDT位移计测量钢筋的滑移和变形,在加载钢筋周围布置9个激光位移传感器,测量UHPC试块表面的隆起位移,见图5。为了测量加载钢筋锚固区应变,在试件1和试件2中的加载钢筋上分别开了尺寸4 mm4 mm4 555 mm和4 mm4 mm455 mm的凹槽,并将应变片粘贴到凹槽中。本文将主要以力传感器和LVDT位移计监测结果,来分析UHP
20、C中的搭接黏结破坏特性。2 试验结果及分析2.1 试件破坏模式在试验中主要发生2种破坏模式,分别是钢筋拔断破坏和钢筋拔出破坏。当钢筋与UHPC之间的黏结锚固作用能够抵抗拉拔作用力时,钢筋将发生拔断破坏;否则,钢筋将发生拔出破坏。试验的主要结果汇总参见表1。2.1.1 钢筋拔断破坏特征在试件1中的试验组,加载钢筋均发生的钢筋拔断破坏,拔断后钢筋断口破坏情况参见图6。从钢筋上的开槽位置可判别出4组试验加载钢筋的断点均在锚固区内,其中D18-16-4试验组加载钢筋的断点位于锚固深度较大位置,其断后断点与开槽端的距离为108 mm。D18-16-1、D18-16-2、D18-16-3试验组加载钢筋断后
21、断点与开槽端的距离分别为33、27、42 mm。断点位置在锚固区内说明在断点以上部分加载钢筋周围的UHPC在钢筋横肋的剪压作用下已发生破坏而导致黏结作用丧失,随着钢筋变形和拔断而发生隆起破碎现象,参见图7。若将钢筋断点以下长度定义为钢筋的有效锚固长度,则4组试验断点深度不同表明当在UHPC中钢筋锚固长度满足抗拔力要求时,钢筋搭接间距会影响钢筋的有效锚固长度,而2d钢筋间距下加载钢筋的有效锚固长度最大。激光位移计LVDT位移计D18-16-4D18-16-2开槽端钢筋拔断断口D18-16-3D18-16-1D18-16-1D18-16-2D18-16-3D18-16-4 图5 位移计布置 图6
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 超高 性能 混凝土 钢筋 早龄期搭接 黏结 试验 研究
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。