鋼纖維混凝土腐蝕后疲勞粘結(jié)滑移性能研究.pdf

1、鋼筋與混凝土之間具有可靠的粘結(jié)作用是兩者能夠共同工作的基本條件。鋼筋的銹蝕是鋼筋混凝土構(gòu)件在實(shí)際工程應(yīng)用中最突出的耐久性問題。在海洋環(huán)境下，鋼筋混凝土構(gòu)件會受到海水環(huán)境的腐蝕和海浪沖刷的疲勞荷載作用，導(dǎo)致構(gòu)件發(fā)生劣化、耐久性降低。腐蝕環(huán)境和疲勞荷載兩種作用的影響會使鋼筋與混凝土的粘結(jié)性能大大降低，構(gòu)件開裂和鋼筋銹蝕更加嚴(yán)重，從而導(dǎo)致構(gòu)件的承載能力下降。
　　鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)性能減弱會直接導(dǎo)致構(gòu)件中出現(xiàn)裂縫，產(chǎn)生的裂縫又會影響

2、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。為了防止結(jié)構(gòu)出現(xiàn)耐久性問題，可以采用在鋼筋混凝土中摻入鋼纖維的方法。鋼纖維混凝土中的鋼纖維材料在腐蝕環(huán)境中對構(gòu)件中的受力鋼筋具有保護(hù)作用，分布在鋼筋的外圍可以保護(hù)鋼筋不發(fā)生銹蝕，同時(shí)還具有高韌性、抗疲勞、耐磨等優(yōu)點(diǎn)，能夠有效地限制構(gòu)件中裂縫的開展，因此在海水腐蝕環(huán)境和海浪沖刷疲勞荷載作用下，采用鋼纖維混凝土構(gòu)件是有效防止粘結(jié)性能減弱的技術(shù)措施。
　　本文采用試驗(yàn)和理論分析相結(jié)合的方法。通過試驗(yàn)獲得銹蝕鋼筋與

3、鋼纖維混凝土的粘結(jié)滑移曲線、極限粘結(jié)強(qiáng)度等數(shù)據(jù)。再分析鋼筋的銹蝕率、鋼纖維的體積率和混凝土的強(qiáng)度等級對鋼纖維混凝土的粘結(jié)應(yīng)力和滑移量的影響。主要研究內(nèi)容如下:
　　1、鋼纖維混凝土材料的力學(xué)性能研究試驗(yàn)中使用的立方體抗壓試件、軸心抗壓試件和抗折試件的尺寸分別為100mm×100mm×100mm、150mm×150mm×300mm和100mm×100mm×400mm，試驗(yàn)采用正交設(shè)計(jì)的方法，根據(jù)混凝土強(qiáng)度等級和鋼纖維體積率的不同，將

4、試件分為9組，每組3個(gè)試件材料性能試驗(yàn)研究。試驗(yàn)結(jié)果表明:
　　鋼纖維混凝土的基體為混凝土，自密實(shí)混凝土的立方體抗壓強(qiáng)度和軸心抗壓強(qiáng)度稍大于普通混凝土的立方體抗壓強(qiáng)度和軸心抗壓強(qiáng)度，在此基礎(chǔ)上摻入鋼纖維，鋼纖維材料發(fā)揮其強(qiáng)度增強(qiáng)效應(yīng)，進(jìn)一步提高了自密實(shí)混凝土的立方體抗壓強(qiáng)度和軸心抗壓強(qiáng)度，并且隨鋼纖維體積率的增大呈線性增長。
　　混凝土基體中摻入鋼纖維材料以后，鋼纖維的存在可以有效阻止裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展，裂縫處的部分鋼纖維穿過

5、裂縫并未被拉斷和拔出，提高了試件的延性，說明了鋼纖維在基體材料中起到了增韌和阻裂的作用。因此，摻入有鋼纖維的自密實(shí)混凝土比沒有鋼纖維摻入的彈性模量和抗折強(qiáng)度都要有所提高，并且其彈性模量和抗折強(qiáng)度隨著鋼纖維體積率的增長基本呈線性增長。
　　2、疲勞腐蝕作用下鋼纖維混凝土的粘結(jié)性能試驗(yàn)研究試驗(yàn)采用的是RILEM-FIP-CEB建議的梁式試件來測試粘結(jié)性能，試件由左右兩部分構(gòu)成，中間用受拉區(qū)鋼筋和受壓區(qū)的活動鉸連接。試件尺寸為400mm

6、×100mm×100mm，受拉鋼筋的直徑為12mm。受壓區(qū)采用的活動鉸可以自由轉(zhuǎn)動，保證在施加荷載時(shí)力臂明確。試件左右兩部分的受拉區(qū)鋼筋是完好的，并且在兩部分中各有兩段長度分別為60mm和65mm的無粘結(jié)段，中間的部分為粘結(jié)段，粘結(jié)長度為60mm。無粘結(jié)段的鋼筋置于PVC套管中，兩端支座距離試件邊緣的距離均為25mm。鋼纖維摻入混凝土中可以有效的防止鋼筋的銹蝕，從而減弱因?yàn)殇摻钿P蝕引起的粘結(jié)的退化。同時(shí)鋼纖維的摻入對于鋼筋與混凝土之間的

7、粘結(jié)也有一定程度的增強(qiáng)作用。試驗(yàn)結(jié)果表明:
　　(1)鋼筋的銹蝕率較小時(shí)，鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)力有所提高，鋼筋的銹蝕率較大時(shí)，隨著銹蝕率的增大，鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)力逐漸減小。
　　(2)粘結(jié)疲勞破壞過程中滑移量的變化大致可分為滑移量迅速增長階段、滑移量穩(wěn)定發(fā)展階段和滑移量迅速發(fā)展至破壞三個(gè)階段。
　　(3)與靜載作用下的粘結(jié)滑移模型相比較，疲勞荷載作用下的粘結(jié)應(yīng)力-滑移量的曲線與靜載作用下基本相似，而且極限粘結(jié)強(qiáng)