再生混凝土黏結(jié)滑移性能的試驗(yàn)研究

1、2011年第6期(總第260期lNumber6in201l(Tota1No260)混凝土Concrete理論研究THEETICALRESEARCHdoi：103969~issn10023550201106020再生混凝土黏結(jié)滑移性能的試驗(yàn)研究王大富。黃慶豐。施養(yǎng)杭(華僑大學(xué)土木工程學(xué)院，福建泉州362021)摘要：通過(guò)再生混凝土與鋼筋的黏結(jié)錨固試件的拔出試驗(yàn)，得到了不同再生粗骨料取代率下再生混凝土與鋼筋間的黏結(jié)一滑移曲線?；谠囼?yàn)結(jié)果的

2、對(duì)比分析，研究了再生混凝土取代率、保護(hù)層厚度、錨固長(zhǎng)度對(duì)再生混凝土黏結(jié)強(qiáng)度的影響，最后并對(duì)黏結(jié)一滑移本構(gòu)關(guān)系進(jìn)行了初步探討。關(guān)鍵詞：再生混凝土；再生粗骨料取代率；黏結(jié)一滑移；黏結(jié)強(qiáng)度中圖分類(lèi)號(hào)：TU528041文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1002—3550(2011)06—0064—03Experimentalstudy011bondslipbetweensteelbarandrecycledaggregateconcreteWANGDa一

3、血HUANGQingfeng，SHIYanghang(CollegeofCivilEngineering，HuaqiaoUniversity，Quanzhou362021，China)Abstract：Byapull—outexperimentbetweensteelbarandrecycledaggregateconcrete，andbond—slipcurvesbetweenrecycledconcretewithdifferent

4、recycledcoarseaggregatereplacementpercentageswererecorded，Basedontheanalysisofthetestresults，replacementpercentagesofrecycledconcrete，coverthicknessandanchoragelengthofthebondstrengthwasinvestigated，atlast，thebond—slipco

5、nstitutiverelationWasdiscussedKeywds：recycledconcrete；recycledcoarseaggregatereplacementpercentage；bondslip；bonds~ength0引言普通混凝土與鋼筋間的黏結(jié)性能早已引起工程界和學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注，研究的也比較深入和徹底。近年來(lái)，隨著自然資源的枯竭和人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，推進(jìn)再生混凝土技術(shù)研究的不斷進(jìn)步發(fā)展，但還不夠系統(tǒng)、全面。工程

6、設(shè)計(jì)和施工方面都迫切需要了解再生混凝土與鋼筋之間的黏結(jié)性能，因而本研究就著重介紹了再生混凝土與鋼筋間的黏結(jié)一滑移性能，以求拋磚引玉。1試驗(yàn)設(shè)計(jì)11再生混凝土配合比和鋼筋材性鋼筋采用福建三明鋼鐵廠生產(chǎn)的普通熱軋HRB335級(jí)鋼筋，月牙肋，試驗(yàn)所需直徑統(tǒng)一為16。其基本的力學(xué)陛能如表1。水泥采用福建中聯(lián)石風(fēng)水泥公司出品的PO425R級(jí)水泥；表1HRB335級(jí)鋼筋的力學(xué)試驗(yàn)結(jié)果粗骨料為福建泉州市區(qū)民房的廢棄混凝土經(jīng)破碎、除雜、清洗后得；減水劑

7、為福建省惠安新型建材廠生產(chǎn)的緩凝型高效減水劑。其配合比如表2所示，并測(cè)得28d的混凝土立方體抗壓強(qiáng)度。12試件制作和試驗(yàn)方案拔出試件的制作、養(yǎng)護(hù)和試驗(yàn)方法均參照GB50152—92《混凝土結(jié)構(gòu)試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》【1規(guī)定，其簡(jiǎn)圖如圖l所示。再生混凝土與鋼筋黏結(jié)錨固試件主要分為兩大類(lèi)，共8小組，每小組4個(gè)試件，共32個(gè)試件：其中編號(hào)為RC類(lèi)的有5種不同的再生混凝土粗骨料取代率(0，30％，50％75％和100％)，試件編號(hào)依次為RC0，RC30

8、，RC50，RC75和RC一100。同理，將RCL類(lèi)的3種中粗河砂；水為自來(lái)水；粗骨料為5～25mnl碎石，連續(xù)級(jí)配；再生不同取代率試件編號(hào)為RCLO，RCL一30和RCL50。表2再生混凝土配合比本研究試驗(yàn)采用美國(guó)ENERPAC公司生產(chǎn)的P392型300kN錨桿拉拔儀對(duì)試件進(jìn)行單調(diào)拉拔，并根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》的要求分級(jí)加載，拉拔力由ENERPAC千斤頂下的荷載傳感器讀出，同時(shí)在試件的兩端分別安裝電子位移計(jì)以量測(cè)在各級(jí)荷載下錨

9、筋加載端和自由端對(duì)試件的相對(duì)滑移值。圖2為黏結(jié)錨固拔出試驗(yàn)的示意圖。收稿日期：20101206基金項(xiàng)目：福建省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(2010J01300)；住宅與城鄉(xiāng)建設(shè)部研究與開(kāi)發(fā)重點(diǎn)項(xiàng)目(2009一K2—37)；福建省泉州市科技計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目(2009Z46)64日＼鼎婚露再生混凝土抗拉強(qiáng)度／MPa圖5混凝土強(qiáng)度的影響32再生混凝土粗骨料取代率的影響不同種類(lèi)的混凝土，配合比及骨料的性質(zhì)是影響?zhàn)そY(jié)強(qiáng)度的主要因素。對(duì)于再生混凝土來(lái)說(shuō)，在配合比

10、、鋼筋和錨長(zhǎng)等其他因素相同的情況下，再生混凝土粗骨料的取代率對(duì)黏結(jié)強(qiáng)度的影響就顯得十分重要。本次試驗(yàn)考慮了5種再生取代率的影響，并繪制相應(yīng)的圖表分析，見(jiàn)圖6所示。403。蠢z?；?。表4相對(duì)黏結(jié)強(qiáng)度通過(guò)相對(duì)黏結(jié)強(qiáng)度，可發(fā)現(xiàn)當(dāng)再生混凝土粗骨料的取代率為30％時(shí)，它所造成的影響是非常微小的；增加到50o／oH~，相對(duì)黏結(jié)強(qiáng)度大約提高4％；繼續(xù)增加到75％時(shí)，相對(duì)黏結(jié)強(qiáng)度能夠提高20％左右；完全使用再生粗骨料時(shí)，相對(duì)黏結(jié)強(qiáng)度能增長(zhǎng)30％左右。

11、也就是說(shuō)，混凝土與鋼筋的黏結(jié)強(qiáng)度在再生骨料取代率為100O／O[~~最大，可能是在10，融骨料取代率的再生混凝土中，由于再生粗骨料與水泥石的彈性模量相差不大，骨料對(duì)水泥石的變形約束較小，這種“彈性協(xié)調(diào)”使再生混凝土的構(gòu)成比較均勻，另外再生粗骨料的多孑L性，也會(huì)使再生混凝土在加荷前出現(xiàn)的微裂縫較普通混凝土減少，因此骨料與水泥石的界面黏結(jié)力較強(qiáng)。33錨固長(zhǎng)度的影響利用RC類(lèi)和RCL類(lèi)的各三組試件，共24個(gè)試件探討錨固長(zhǎng)度的影響。其中l(wèi)Jd=

12、45～1147。對(duì)比錨長(zhǎng)分別為80、180mlTl兩類(lèi)試件拔出試驗(yàn)，可發(fā)現(xiàn)隨著錨固長(zhǎng)度的增加，拉拔荷載P也隨之增加，但平均黏結(jié)強(qiáng)度卻隨之減小。原因是錨固長(zhǎng)度較大時(shí)應(yīng)力分布不均勻，高應(yīng)力區(qū)相對(duì)較短，故而平均黏結(jié)應(yīng)力較低；錨固長(zhǎng)度小時(shí)，高應(yīng)力區(qū)相對(duì)較大，應(yīng)力飽滿，平均黏結(jié)應(yīng)力就相對(duì)較高。如圖7所示，在其他條件相同時(shí)，黏結(jié)強(qiáng)度和錨長(zhǎng)成反比關(guān)系，但錨固長(zhǎng)度增加到一定長(zhǎng)度后，極限黏結(jié)應(yīng)力的變化趨于平緩。此外，由于骨料存在一定的差異性，再生混凝土的

13、黏結(jié)強(qiáng)度隨著錨長(zhǎng)增長(zhǎng)的速度也大于普通混凝土試件。普通混凝土試件中，骨料起著支66相對(duì)錨固長(zhǎng)度1／d圖7錨固長(zhǎng)度的影響撐作用，雖然劈裂發(fā)展的快，但劈裂部分仍有剛性骨料的支撐，黏結(jié)強(qiáng)度下降較慢；而再生混凝土試件中，由于再生骨料本身的缺陷，強(qiáng)度較低，發(fā)生劈裂后骨料顆粒就失去水泥石的約束，強(qiáng)度急劇下降，黏結(jié)應(yīng)力因骨料自身的突變而下降，反映在曲線上就是曲線前半部分的大幅度下降?？梢?jiàn)，錨固長(zhǎng)度對(duì)于再生混凝土的影響，也同普通混凝土的影響相似，由試驗(yàn)統(tǒng)

14、計(jì)回歸的相對(duì)極限黏結(jié)強(qiáng)度與相對(duì)錨固長(zhǎng)度的關(guān)系：一04881爭(zhēng)9244scs，d34保護(hù)層厚度的影響據(jù)已有的研究，可知鋼筋的保護(hù)層厚度對(duì)拔出試件的破壞形態(tài)及黏結(jié)錨固強(qiáng)度影響很大。之前試驗(yàn)分析，得出大部分變形鋼筋黏結(jié)錨固的破壞是由于劈裂裂縫的發(fā)展引起的：保護(hù)層越厚，對(duì)劈裂約束作用就越大。但約束作用并不是無(wú)限增加的，到一定限度后不再增大，此時(shí)試件不再發(fā)生劈裂破壞，而是鋼筋的拔出破壞。本次試驗(yàn)亦表明，再生混凝土與鋼筋的黏結(jié)錨固強(qiáng)度和混凝土保護(hù)層

15、厚度仍遵循上述規(guī)律。由表3所統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)，并以RC類(lèi)再生混凝土為例作出相對(duì)黏結(jié)強(qiáng)度和混凝土保護(hù)層厚度關(guān)系圖，如圖8所示。相對(duì)保護(hù)層厚度cld圖8保護(hù)層厚度的影響4黏結(jié)一滑移本構(gòu)關(guān)系由于試驗(yàn)大多只測(cè)到試件破壞是的上升段，從而可利用同濟(jì)大學(xué)肖建莊教授提出并考慮了再生混凝土的取代率的影響的方程式：r—f1。rIs』(4)式中，參數(shù)a可取同普通混凝土的值，即a=0_3。通過(guò)試驗(yàn)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)帶人，發(fā)現(xiàn)對(duì)于本次試驗(yàn)，參數(shù)a取為O25所得的符合程度更高，