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作用，分布在鋼筋的外圍可以保護鋼筋不發(fā)生銹蝕，同時還具有高韌性、抗疲勞、耐磨等優(yōu)點，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。
　　本文采用試驗和理論分析相結(jié)合的方法。通過試驗獲得銹蝕鋼筋與

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，試驗采用正交設(shè)計的方法，根據(jù)混凝土強度等級和鋼纖維體積率的不同，將

4、試件分為9組，每組3個試件材料性能試驗研究。試驗結(jié)果表明:
　　鋼纖維混凝土的基體為混凝土，自密實混凝土的立方體抗壓強度和軸心抗壓強度稍大于普通混凝土的立方體抗壓強度和軸心抗壓強度，在此基礎(chǔ)上摻入鋼纖維，鋼纖維材料發(fā)揮其強度增強效應(yīng)，進一步提高了自密實混凝土的立方體抗壓強度和軸心抗壓強度，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混凝土比沒有鋼纖維摻入的彈性模量和抗折強度都要有所提高，并且其彈性模量和抗折強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)性能試驗研究試驗采用的是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，從而減弱因為鋼筋銹蝕引起的粘結(jié)的退化。同時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作用。試驗結(jié)果表明:
　　(1)鋼筋的銹蝕率較小時，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，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