混凝土含气量对冻融后钢筋粘结性能影响.pdf

1 2 低温建筑技术 2 0 1 1 年第 l 2期 ( 总第 1 6 2期 ) 混凝土含气量对冻融后钢筋粘结性能影响 程志红 【 山西运城市建筑工程有限公司 山西运城0 4 4 0 0 0) 【 摘要】 采用中心拔出试验方法， 研究了经不同次数冻融循环作用后 ， 不同含气量的混凝土与钢筋间的粘 结性能， 结果表明： 随着含气量的增大， 混凝土的抗冻性大幅度提高， 钢筋被拔出时的峰值荷载呈现先增大后减小 的趋势 ， 含气量4 时的峰值荷载最大， 螺纹钢筋与混凝土间脱粘的峰值荷载明显高于光圆钢筋。 【 关键词】 钢筋混凝土； 含气量； 冻融循环 ； 粘结性能 【 中图分类号】 T U 5 2 8 5 7 1 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 l O O l 一 6 8 6 4 ( 2 0 1 1 ) 1 2 0 0 1 2 0 2 钢筋细部构造设计的一个重要 目的是与混凝土 之间能够良好的粘结， 钢筋与混凝土的粘结问题不仅 具有重要的理论意义， 在锚固、 搭接和延伸等工程实 践中的意义也很重大， 钢筋混凝土构件在荷载的作用 下， 某些部位的钢筋和混凝土之间可能会产生相对滑 移， 从而造成结构自身力学性能下降， 引起构件开裂 ， 甚至破坏。因此， 粘结问题钢筋混凝土研究中的一 个重要问题 。 目前所采用 的粘结锚 固试 验方法 主要 有三类 ： 中 心拔 出试验、 梁式试验和局部粘结 一滑移试验。其 中， 中心拔 出试验的试件制作方便 ， 试验装置 比较简 单 ， 试验结果易于分析， 可以反映钢筋粘结锚 固的固 有性质 。因此， 本研究采用中心拔出试验方法， 对 经过冻融循环作用后 ， 不同含气量 的混凝 土与钢 筋间 的粘结性能进行系统分析， 为北方受冻地区钢筋混凝 土应用提供借鉴。 1 原材料及配合 比 试验采用 P 0 4 2 5普通硅酸盐水泥； I 级粉煤 灰， 需水量比9 4 ； 中砂， 细度模数2 6 ； 5 2 0 ra m连续 级配碎石； 萘系高效减水剂， 减水率 2 0 ； S J 一2型引 气剂； 直径为2 0 n u n 的光圆钢筋和螺纹 级钢筋， 螺纹 钢筋的肋高 1 5 m m， 横肋宽 1 5 m m， 纵肋宽 2 0 m m， 外 径 2 2 0 m m， 表面均无锈蚀， 两种钢筋的性能指标见表 1 。混凝 土设计强度等级 C 4 0 ， 含气量控制在 3 一 5 ， 混凝土配合比见表 2 。 表 1 钢筋性能指标 粘结性能测试混凝土试件尺寸为 1 0 0 m m x 1 0 0 ra m 1 0 0 m m， 粘 结锚 固长度 为 5 d ， 即 1 0 0 m m， 钢 筋 长 4 0 0 ra m， 标准养护 2 8 d后进行快速冻融循环试验 ， 经规 定次数后 ， 采用拉拔试验方法进行拉拔试验。根据 D L T 5 1 5 0 2 0 0 1 水工混凝土试验规程 中关于混凝 土与钢筋握裹力试验的规定， 在 1 0 0 0 k N液压伺服万 能试验机上进行拔 出试验 ， 用万能试验机的下部夹具 夹持试件加载端 ， 采用等速位移控制的加载方式 ， 在 钢筋的自由端架设千分表以测得 自由端钢筋的滑移 量， 采用位移计测量加载端钢筋的滑移量， 位移计固 定在钢筋上， 与垫板底部接触， 测量加载过程中加载 端钢 筋的变 形， 以确保位 移量 测准确。同 时预 留 1 0 0 m m X 1 0 0 mm x 1 0 0 ram 以 及 1 0 0 mm x 1 0 0 mm x 4 0 0 m m试件， 与粘结强度试件同期进行标准养护和快 速冻融循环试验， 以测定抗压强度和相对动弹性模量。 表 2 混凝土配合 比 水泥 粉煤灰 水 砂 石 引气剂 减水剂 含气量 k g l Il 一 。 k g m一 k g m一 k g- m一 k g m一 7 一 3 3 1 5 9 1 5 6 7 0 5 l 1 4 9 0 6 O 8 3 4 0 6 0 1 5 6 6 7 2 l 0 9 7 l _ 5 O 6 3 1 3 4 9 6 2 1 5 6 6 6 0 1 0 7 8 2 8 0 5 3 9 3 5 8 6 3 1 5 6 6 4 5 1 0 5 4 4 0 0 5 5 1 2试验结果与分析 2 1 混凝土相对动弹性模量和质量损失 嘲 录 幅 靛 冻融循环 次 图1 含气量对混凝土相对动弹性模量的影响 2 8 d 龄期时 ， 对混凝土进行快速冻融试验 ， 经不 同 程志红： 混凝土含气量对冻融后钢筋粘结性能影响 l 3 冻融循环次数后 ， 不同含气量混凝土的相对动弹性模 量试验结 果见图 1 。 由图 1 可见， 含气量对混凝土抗冻性影响非常显 著 ， 随着新拌混凝土含气量的增大， 硬化混凝土的抗 冻性大幅度提高， 未掺加引气剂混凝土经几十次冻融 循环即发生了破坏 ， 而引气混凝土经过 3 0 0次冻融循 环后， 除表面有少量水泥石发生剥落外 ， 相对动弹性 模量均高于 6 0 ， 含气量 4 的两组混凝土， 相对动 弹性模量均高于 8 0 ， 质量损失仅为 1 左右。 2 2 拉拔试验试件破坏形态 经过冻融循环作用后， 不同含气量的钢筋混凝土 拉拔试验中， 光圆钢筋的破坏形态均表现：为钢筋 自混 凝土中被拔出， 而螺纹钢筋混凝土表现为钢筋被拔出 置 蒌 ( a 】 光圆钢筋2 0 0 次冻融循环 荷 载 MP a ( c ) 螺纹钢筋2 0 0 次冻融循环 和劈裂两种破坏形态， 含气量为0 8 的非引气混凝 土和3 0 0次冻融循环的含气量为3 的混凝土表现为 劈裂破坏 ， 其他各组引气混凝土均为拔出破坏。这主 是因为， 引气剂在混凝土中引入大量微小 的球形气 泡， 可以有效缓解冻胀应力， 即使经过 3 0 0次冻融循环 作用， 混凝土结构受到的破坏仍较小， 在较高密实度 的混凝土 中裂缝难以扩展 ， 因此， 混凝土粘结破坏形 式仍然与未受冻混凝土相同， 表现为钢筋与横肋之间 的混凝土共同沿着横肋外径圆柱面方 向发生剪切滑 动， 直至被拔出。 2 3 冻融循环对混凝土与钢筋间粘结性能的影响 经过不同次数冻融循环作用后， 不同含气量的钢 筋混凝土荷载与滑移关系曲线见图 2 。 吕 理 艇 荷载 P 且 ) 光圆钢筋3 0 0 次冻融循环 荷载 M P a ( d 1 螺纹钢筋3 0 0 次冻融循环 图2 不同相对动弹性模量混凝土的荷载滑移曲线 由图 2可见 ， 无论是何种外形 的钢筋混凝 土 ， 随着 混凝土含气量的增大， 钢筋被拔出时的峰值荷载均呈 现先增大后减小的趋势， 含气量 4 时的峰值荷载最 大 ； 在冻 融循 环作 用次 数相 同 时 ， 外形 不 同 的两 种钢 筋被拔出时的峰值荷载相差非常悬殊， 螺纹钢筋与混 凝土间脱粘的峰值荷载明显高于光圆钢筋。可见， 冻 融循环 作用会 降低 钢筋 与混凝 土的粘结 性 能 ， 随着冻 融次数的增大， 钢筋被拔出的峰值荷载下降， 相 同荷 载作用下的滑移值增大。 3结语 随着含气量的增大， 混凝土的抗 冻性 大幅度提 高， 经 3 0 0次冻融循环后， 含气量 4 的混凝土相对 动弹性模量仍高于8 0 。随着混凝土含气量的增大， 钢筋被拔 出时的峰值荷 载呈现先 增大后 减小 的趋 势 ， 含气量 4 时的峰 值荷载 最大 ， 螺 纹钢 筋与 混凝 土间 脱粘的峰值荷载明显高于光圆钢筋。 参考文献 1 赵娟， 邹超英， 王文博， 张新全 冻融作用后钢筋与混凝土之 间粘结性能研究 J 沈阳建筑大学学报( 自然科学版) ， 2 0 0 7， 2 3 ( 5 ) ： 7 1 97 2 2 2 冀晓东， 宋玉普 冻融循环作用后钢筋与混凝土粘结性能试 验研究 J 大连理工大学学报， 2 0 0 8 ， 4 8 ( 2 ) ： 2 4 0 2 4 5 3 洪小健， 赵呜 加载速率对锈蚀钢筋与混凝土粘结性能的影 响 j 同济大学学报， 2 0 0 2 ， ( 7 ) ： 7 9 2 7 9 6 收稿日期 2 0 1 1 1 0 1 l 作者简介 程志红( 1 9 7 3 一) ， 男， 山西稷山人 ， 工程师， 主要 从 事施工管理工作。 E 孵 g 簿船