UHPGC与HRB 600钢筋粘结性能影响因素研究.pdf
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1、 建 筑 技 术 Architecture Technology第 54 卷第 19 期 2023 年 10 月Vol.54 No.19 Oct.20232344UHPGC 与 HRB 600 钢筋粘结性能影响因素研究杏 剑1,陈喜旺2,张 骄1,滕 岩1,孟繁春1,胡亚庆1(1.北京建工新型建材科技股份有限公司,102600,北京;2.北京建工新型建材有限责任公司,100015,北京)摘要:超高性能玻璃砂混凝土(UHPGC)是用玻璃砂替换传统超高性能混凝土(UHPC)中的石英砂骨料制备而成,具有优异的工作性能和力学性能。HRB 600 钢筋是一种新型热轧带肋钢筋,具有较高的强度和良好的延性。
2、将两种材料组合综合发挥两者的优势,对于提升钢筋混凝土结构、抵抗复杂荷载作用的能力意义深远。本研究分析了材料组成特征因素(水胶比、钢纤维体积掺量和玻璃砂替换率)对 UHPGC 和HRB600 钢筋的粘结性能影响规律,阐明了各因素的交互影响效应。结果显示,水胶比和钢纤维掺量与粘结强度呈正相关,玻璃砂替换率增大,粘结强度呈现先增加后减小的趋势,同时试验得到抗压强度和粘结强度呈线性关系。关键词:UHPGC;HRB600;粘结性能中图分类号:TU 5 文献标志码:A 文章编号:10004726(2023)19234405RESEARCH ON INFLUENCING FACTORS OF BONDING
3、 PROPERTIES OF UHPGC AND HRB 600 STEEL BARSXING Jian1,CHEN Xi-wang2,ZHANG Jiao1,TENG Yan1,MENG Fan-chun1,HU Ya-qing1(1.Beijing Construction Engineering New Building Materials Technology Co.,Ltd.,102600,Beijing,China;2.BCEG Advanced Construction Materials Co.,Ltd.,100015,Beijing,China)Abstract:Ultra-
4、high performance glass sand concrete(UHPGC)is prepared by replacing quartz sand aggregate in conventional ultra-high-performance concrete(UHPC)with glass sand.It has excellent working and mechanical properties.HRB 600 bar is a new type of hot rolled ribbed bar with high strength and ductility.A comb
5、ination of these two materials is of great significance for improving the structure and complex load resistance of reinforced concrete due to their advantages.In this study,the rules of influence of material composition characteristics(water-cement ratio,steel fiber volume content and glass sand rep
6、lacement rate)on the bonding properties of UHPGC and HRB600 steel bars were analyzed,and the interaction of various factors was illustrated.Results show that the water-cement ratio and steel fiber content are positively correlated with the bonding strength.When the rate of replacement with glass san
7、d increases,the bonding strength will increase first and then decrease.In addition,test results show a linear relationship between the compressive strength and bonding strength.Keywords:UHPGC;HRB600;bonding performance钢筋混凝土结构已成为应用最广泛的结构形式,但由于普通钢筋混凝土结构具有自重大、耐久性和延性差等缺点,不利于结构强度和安全度提升,而且增加了后期的养护维修费用。近年来
8、,随着现代工程架构的高层化、大跨化、结构轻量化、环境严酷化,对混凝土材料的力学性能及耐久性能提出了更高的要求,研发高强度、高韧性、高耐久性的混凝土材料已成为亟须解决的问题。近年来超高性能混凝土(Ultra High Performance Concrete,UHPC)展现着超高的力学性能、延性和耐久性等独特的优势,已经成功应用于桥梁、高层建筑、核电站等大型建筑。超高性能玻璃砂混凝土(Ultra High Performance Glass Sand Concrete,UHPGC)是以废旧玻璃研磨制得的玻璃砂替换传统 UHPC 中的石英砂骨料制备而成。传统 UHPC 骨料的常用制备方法是通过破碎
9、粗砂或岩石获得具有适当级配的石英砂,这种获取骨料的方法费时、经济性不理想,而且破碎过程中会污染环境,甚至会给人体带来潜在危害。在城市生活和建筑垃圾中存在大量废旧玻璃,目前一些发达国家的废旧玻璃回收率达 70%以上,我国 2019 年回收率已超过 50%。通过回收废旧玻璃研磨制备而成玻璃砂,不仅可以减少环境污染和二氧化碳排放,而且能节约原材料。玻璃砂具有环保、易取、化学稳定性好等特点,其吸水率比天然砂低,因而玻璃砂混凝土具有更好的工作性能。收稿日期:20230623作者简介:杏剑(1993),男,甘肃庆阳人,硕士,e-mail:181 3649942qq.Com.2023 年 10 月23451
10、 试验材料及方法1.1 原材料本研究所有混凝土混合料(UHPGC)均使用符合 GB 1752007通用硅酸盐水泥规定的 PO 52.5水泥制备;采用的硅灰符合GB/T 276902011 砂浆和混凝土用硅灰中技术指标要求。钢筋采用 HRB 600 带肋钢筋,性能应符合现行国家标准 GB/T 1499.22018钢筋混凝土用钢第 2部分:热轧带肋钢筋的规定。在实验室首先对其基本的物理力学性能进行测试,在 1 000 kN 万能试验机上进行钢筋拉拔测试,测其屈服强度、屈服荷载、极限荷载和伸长率等物理力学性能指标,测试结果见表 1。表 1 HRB 600 钢筋力学性能组最大力/kN上屈服力/kN下屈
11、服力/kN抗拉强度/MPa上屈服强度/MPa下屈服强度/MPa1327.1263.55258.678606936812313.4246.76246.23824649648平均值320.25255.15252.45842671664.51.2 配合比设计研究中所采用的变量为三因素三水平组合,分别为水胶比(0.17、0.19、0.21)、钢纤维体积掺量(1%、2%、3%)和玻璃砂替换率(0%、50%、100%),采用 DesignExpert 8.0 设计软件进行试验方案设计、模型生成和数据统计分析。根据软件设计结果得到试验方案,一共为 17 组试验,各试验组原材料配合比见表 2。1.3 试件制备
12、为使混凝土结构均匀,避免颗粒团聚,所有混凝土混合料均采用搅拌机按下列程序进行搅拌。(1)将水泥、硅灰、石英砂、玻璃砂、石英粉等干燥组分按表 2 所列混合料的配合比称重并倒入搅拌机内,低速搅拌 3 min 后准备加入水和减水剂。(2)在一半用量的水中稀释一半用量的减水剂,在 2 min 内逐渐加入,在下一个 2 min 的搅拌过程中逐渐加入其余的水和减水剂。(3)最后将钢纤维缓慢加入,继续搅拌 8 min,直至纤维均匀分布,混凝土成型。拌和结束时,采用坍落度试验和流动度试验测定混凝土拌合物的新拌性能,以表征其和易性。在20 和 95%RH 条件下放置 24 h,然后在 20 和95%RH 的标准
13、养护室中脱模养护至 28 d,每次试验 表 2 混凝土配合比设计 kg/m3试验组号材料组成 水泥 硅灰 石英砂 玻璃砂 石英粉钢纤维水减水剂1850195.5467.5467.5331.5148.75161.542.52850195.59350331.5223.55161.542.53850195.5467.5467.5331.5148.75161.542.54850195.500331.5148.75178.542.55850195.59350331.5148.75178.542.56850195.5467.5467.5331.5223.55178.542.57850195.5467.54
14、67.5331.5223.55144.542.58850195.59350331.574.8161.542.59850195.5467.5467.5331.574.8178.542.510850195.59350331.5148.75144.542.511850195.5467.5467.5331.5148.75161.542.512850195.5467.5467.5331.5148.75161.542.513850195.5467.5467.5331.5148.75161.542.514850195.5467.5467.5331.574.8144.542.515850195.5093533
15、1.574.8161.542.516850195.50935331.5223.55161.542.517850195.50935331.5148.75144.542.5制备3份重复样品,并以相应测试平均值作为UHPGC力学性能代表值。1.4 试验流程(1)坍落度试验。新拌混凝土的坍落度试验用于评估所有混凝土混合料的工作性能。操作程序按GB/T 500802016普通混凝土拌合物性能试验方法标准进行。(2)抗压试验。根据 GB/T 500812019混凝土物理力学性能试验方法标准进行抗压强度试验,试验采用 100 mm100 mm100 mm 的混凝土立方体试块,本次养护时间为 14 d,每组配
16、比制作 3 个试件。混凝土试件在 2 000 kN 万能试验机上以 0.5 MPa/s 的加载速度进行试验,抗压强度由式(1)确定,试验加载如图 1 所示。ccFfA=(1)式中:ccf为混凝土立方体试件的抗压强度,单位为 MPa;F 和 A 分别为试件的破坏荷载(N)和受压面积(mm2)。(3)拉拔试验。通过使用 1 000 kN 的万能试验机在设计的钢架上进行拉拔试验。钢筋受力端在位移控制下承受单调拉伸荷载,在钢筋的自由端安装千分杏剑,等:UHPGC 与 HRB 600 钢筋粘结性能影响因素研究建 筑 技 术第 54 卷第 19 期2346图 1 混凝土抗压测试表,测量记录钢筋的滑移量。钢
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