钢筋与高延性混凝土粘结性能试验研究

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高延性混凝土(high ductile concrete,简称HDC)是一种具有高强度、高韧性和高耐损伤能力的新型结构材料,具有明显的受拉应变硬化和多裂缝开展特性。由于其优异的力学性能,HDC已经广泛应用于实际工程中,钢筋与HDC间良好的粘结性能是保证其协同工作的关键所在。因此本文通过在单调荷载作用及低周重复荷载作用下的拔出试验,研究了加载制度、试件形式、立方体抗压强度、钢筋直径、纤维种类、纤维掺量和保护层厚度等因素对钢筋与HDC粘结性能的影响,具体研究内容及主要结论如下:(1)研究了单调荷载作用下钢筋直径、试件形式和立方体抗压强度对光圆钢筋与HDC粘结性能的影响,并与基体试件和普通混凝土试件对比。结果表明:Losberg试件对曲线的形状有一定的影响;随着钢筋直径的增大,试件的粘结强度和下降段刚度减小;随着HDC立方体抗压强度的增大,试件的粘结强度增大,下降段的刚度减小;与基体试件和普通混凝土试件相比,HDC试件的粘结性能远远优于前者;根据试验结果,建立了光圆钢筋与HDC的粘结强度计算公式和粘结-滑移本构模型。(2)研究了单调荷载作用下立方体抗压强度、纤维种类、纤维掺量和保护层厚度对带肋钢筋与HDC粘结性能的影响,并与基体试件和普通混凝土试件对比。结果表明:HDC试件发生的是拔出破坏和劈裂拔出破坏;带肋钢筋与HDC粘结性能随着HDC立方体抗压强度的增大、纤维种类的改变、纤维掺量的提高以及保护层厚度的增大而有所改善;HDC试件的粘结性能远远优于基体试件和普通混凝土试件;带肋钢筋的粘结性能远远优于光圆钢筋;根据试验结果,建立了带肋钢筋与HDC的粘结强度计算公式和粘结-滑移本构模型。(3)通过低周重复荷载作用下光圆钢筋与HDC试件的拔出试验,研究了钢筋直径和立方体抗压强度对粘结性能的影响。结果表明:立方体抗压强度对重复荷载作用后光圆钢筋与HDC粘结性能的影响较大;当应力上限不变时,循环圈数增大,试件自由端的残余位移随之增大,增大的幅度随之有减小的趋势;与单调荷载的结果相比,低周重复荷载作用后试件的粘结强度有退化的现象,但是粘结强度的退化程度并不大,试件的下降段变得更加陡峭;低周重复荷载下HDC试件的粘结性能远远优于基体试件和普通混凝土试件。(4)通过低周重复荷载作用下带肋钢筋与HDC试件的拔出试验,研究了立方体抗压强度、纤维种类、纤维掺量和保护层厚度对粘结性能的影响。结果表明:立方体抗压强度、纤维种类、纤维掺量和保护层厚度对重复荷载作用后带肋钢筋与HDC粘结性能和试件的耗能影响较大;应力上限越大,自由端的残余位移越大;低周重复荷载作用后,纤维种类和相对保护层厚度是决定试件的粘结强度是否退化的关键因素,立方体抗压强度和纤维掺量对试件残余粘结强度的退化有一定的影响,试件的下降段刚度变低,下降段更加平缓;低周重复荷载下HDC试件的粘结性能远远优于基体试件和普通混凝土试件,带肋钢筋的粘结性能远远优于光圆钢筋。
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