高温后钢筋与硫酸盐侵蚀玄武岩纤维混凝土的粘结性能试验研究

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我国西部内陆地区的盐渍土、盐湖、矿山土壤及地下水中含有大量硫酸盐,玄武岩纤维混凝土作为适用于西部地区隧道衬砌结构的高性能混凝土,明确其受到硫酸盐侵蚀和火灾高温后的力学性能和粘结锚固性能,对西部隧道等结构发生火灾事故后的结构剩余承载力分析以及剩余服役寿命预测具有重要意义。本文通过试验研究了硫酸盐侵蚀和高温后玄武岩纤维混凝土的力学性能以及与钢筋的粘结锚固性能,分析了掺入玄武岩纤维对混凝土的力学性能以及与钢筋的粘结性能的影响。本文主要研究内容和成果有:试验研究了硫酸盐侵蚀玄武岩纤维混凝土和普通混凝土的抗压和劈裂抗拉强度,结果显示:硫酸盐侵蚀后的混凝土强度先升高再降低,并且玄武岩纤维混凝土强度达到峰值时间晚于普通混凝土;钢筋与硫酸盐侵蚀混凝土的粘结强度也是先升高后降低,且钢筋与玄武岩纤维混凝土的粘结强度低于普通混凝土。测试了高温后玄武岩纤维混凝土和普通混凝土的力学性能以及与钢筋的粘结性能,研究发现:混凝土在500℃以后的力学性能以及与钢筋的粘结性能退化显著,玄武岩纤维混凝土较普通混凝土具有较好的耐高温性能,且高温后钢筋与玄武岩纤维混凝土的粘结性能优于钢筋与普通混凝土。研究了高温后钢筋与硫酸盐侵蚀玄武岩纤维混凝土的粘结性能,结果显示:不同侵蚀龄期的钢筋与混凝土的粘结强度都随温度升高而降低的规律,特别是在500℃以后,粘结性能降低明显;高温对钢筋和不同侵蚀龄期玄武岩纤维混凝土的粘结性能影响规律相似,相比于硫酸盐侵蚀损伤,高温损伤对钢筋与玄武岩纤维混凝土粘结性能的劣化作用更加明显,并提出了高温后钢筋与硫酸盐侵蚀玄武岩纤维混凝土的粘结-滑移本构模型。利用ABAQUS软件模拟了高温后钢筋和玄武岩纤维混凝土的粘结性能,粘结强度模拟结果与试验结果基本吻合,获得了钢筋应力和粘结应力沿粘结锚固长度方向的分布情况。
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