再生混凝土黏結滑移性能的試驗研究

1、2011年第6期(總第260期lNumber6in201l(Tota1No260)混凝土Concrete理論研究THEETICALRESEARCHdoi：103969~issn10023550201106020再生混凝土黏結滑移性能的試驗研究王大富。黃慶豐。施養(yǎng)杭(華僑大學土木工程學院，福建泉州362021)摘要：通過再生混凝土與鋼筋的黏結錨固試件的拔出試驗，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一滑移曲線?；谠囼灲Y果的

2、對比分析，研究了再生混凝土取代率、保護層厚度、錨固長度對再生混凝土黏結強度的影響，最后并對黏結一滑移本構關系進行了初步探討。關鍵詞：再生混凝土；再生粗骨料取代率；黏結一滑移；黏結強度中圖分類號：TU528041文獻標志碼：A文章編號：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性能早已引起工程界和學術界的廣泛關注，研究的也比較深入和徹底。近年來，隨著自然資源的枯竭和人們環(huán)保意識的增強，推進再生混凝土技術研究的不斷進步發(fā)展，但還不夠系統(tǒng)、全面。工程

6、設計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一滑移性能，以求拋磚引玉。1試驗設計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的普通熱軋HRB335級鋼筋，月牙肋，試驗所需直徑統(tǒng)一為16。其基本的力學陛能如表1。水泥采用福建中聯(lián)石風水泥公司出品的PO425R級水泥；表1HRB335級鋼筋的力學試驗結果粗骨料為福建泉州市區(qū)民房的廢棄混凝土經破碎、除雜、清洗后得；減水劑

7、為福建省惠安新型建材廠生產的緩凝型高效減水劑。其配合比如表2所示，并測得28d的混凝土立方體抗壓強度。12試件制作和試驗方案拔出試件的制作、養(yǎng)護和試驗方法均參照GB50152—92《混凝土結構試驗方法標準》【1規(guī)定，其簡圖如圖l所示。再生混凝土與鋼筋黏結錨固試件主要分為兩大類，共8小組，每小組4個試件，共32個試件：其中編號為RC類的有5種不同的再生混凝土粗骨料取代率(0，30％，50％75％和100％)，試件編號依次為RC0，RC30

8、，RC50，RC75和RC一100。同理，將RCL類的3種中粗河砂；水為自來水；粗骨料為5～25mnl碎石，連續(xù)級配；再生不同取代率試件編號為RCLO，RCL一30和RCL50。表2再生混凝土配合比本研究試驗采用美國ENERPAC公司生產的P392型300kN錨桿拉拔儀對試件進行單調拉拔，并根據(jù)《混凝土結構試驗方法標準》的要求分級加載，拉拔力由ENERPAC千斤頂下的荷載傳感器讀出，同時在試件的兩端分別安裝電子位移計以量測在各級荷載下錨

9、筋加載端和自由端對試件的相對滑移值。圖2為黏結錨固拔出試驗的示意圖。收稿日期：20101206基金項目：福建省自然科學基金項目(2010J01300)；住宅與城鄉(xiāng)建設部研究與開發(fā)重點項目(2009一K2—37)；福建省泉州市科技計劃重點項目(2009Z46)64日＼鼎婚露再生混凝土抗拉強度／MPa圖5混凝土強度的影響32再生混凝土粗骨料取代率的影響不同種類的混凝土，配合比及骨料的性質是影響?zhàn)そY強度的主要因素。對于再生混凝土來說，在配合比

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

11、也就是說，混凝土與鋼筋的黏結強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，骨料對水泥石的變形約束較小，這種“彈性協(xié)調”使再生混凝土的構成比較均勻，另外再生粗骨料的多孑L性，也會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力較強。33錨固長度的影響利用RC類和RCL類的各三組試件，共24個試件探討錨固長度的影響。其中l(wèi)Jd=

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

13、黏結強度隨著錨長增長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相對錨固長度1／d圖7錨固長度的影響撐作用，雖然劈裂發(fā)展的快，但劈裂部分仍有剛性骨料的支撐，黏結強度下降較慢；而再生混凝土試件中，由于再生骨料本身的缺陷，強度較低，發(fā)生劈裂后骨料顆粒就失去水泥石的約束，強度急劇下降，黏結應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。可見，錨固長度對于再生混凝土的影響，也同普通混凝土的影響相似，由試驗統(tǒng)

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

15、厚度仍遵循上述規(guī)律。由表3所統(tǒng)計的數(shù)據(jù)，并以RC類再生混凝土為例作出相對黏結強度和混凝土保護層厚度關系圖，如圖8所示。相對保護層厚度cld圖8保護層厚度的影響4黏結一滑移本構關系由于試驗大多只測到試件破壞是的上升段，從而可利用同濟大學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。通過試驗的數(shù)據(jù)統(tǒng)計帶人，發(fā)現(xiàn)對于本次試驗，參數(shù)a取為O25所得的符合程度更高，