銹蝕鋼筋再生混凝土梁粘結性能及承載力研究

發(fā)布時間：2020-07-10 05:27

【摘要】：為了研究再生混凝土梁與銹蝕鋼筋的粘結性能及抗彎承載力,對12根不同直徑鋼筋、不同鋼筋銹蝕率的再生混凝土梁進行靜荷載試驗。結果表明:當鋼筋銹蝕率小于9.31%時,再生混凝土梁材料破壞而發(fā)生彎曲破壞模式,當鋼筋銹蝕率大于9.31%時,梁發(fā)生粘結-剪切破壞模式;隨著鋼筋銹蝕率的增加,試驗梁的屈服荷載和極限荷載逐漸降低;隨著荷載的增加,鋼筋與再生混凝土之間的相對滑移由近似拋物線的分布形式發(fā)展成波浪線的分布形式;正常使用荷載作用下試驗梁跨中截面再生混凝土仍符合平截面的假定;鋼筋銹蝕率在0~9.31%時,通過定義銹蝕鋼筋與再生混凝土之間的界面協(xié)同工作系數(shù),提出了銹蝕鋼筋再生混凝土梁抗彎承載力的計算方法,計算值與試驗結果進行對比分析,吻合較好。
【圖文】：

配筋,幾何尺寸,試件,單位

驗，探討了銹蝕鋼筋再生混凝土梁的裂縫開展、破壞形態(tài)、荷載撓度、相對滑移分布、平截面假定并建立符合銹蝕鋼筋再生混凝土梁抗彎承載力的計算方法，為再生混凝土耐久性研究提供參考依據(jù)。1試驗概況1．1試件設計與制作試驗設計制作了12根再生粗骨料取代率為100%的再生混凝土梁試件(編號ＲCBD12/14(1-6))，梁主筋設計銹蝕率分別為0、2．5%、4．5%、7%、10%、15%。試件尺寸為b×h×l=120mm×200mm×1800mm，底部縱筋分別采用兩根直徑12mm和14mm的HＲB400級鋼筋，上部縱筋為2Φ8，箍筋為Φ8@100，均為HＲB335級鋼筋，圖1為試件截面尺寸及配筋圖。(a)立面圖(b)1-1剖面圖圖1試件幾何尺寸及配筋(單位:mm)Fig．1Sizeandreinforcementfigureoftestbeam(unit:mm)1．2材料性能再生混凝土設計強度為C30，配合比為C∶W∶S∶G=350∶185∶660∶1190。再生粗骨料由實驗室廢棄混凝土塊經(jīng)人工、機械破碎后清洗并篩分成粒徑為5mm～31．5mm的再生粗骨料，測得再生混凝土試塊28d立方體抗壓強度平均值為35．5MPa。再生粗骨料性能指標測試結果見表1。表1再生粗骨料性能指標Table1Performanceofrecycledcoarseaggregate表觀密度(kg/m3)堆積密度(kg/m3)吸水率(24h)針片狀顆粒含量(%)含泥量(%)壓碎指標(%)245512773．3%8．94．5515．51．3測試鋼筋快速銹蝕混凝土澆筑時用5%的NaCl拌合水代替自來水，試件養(yǎng)護完畢后，先將試件放入約5%的NaCl溶液中浸泡7天再通電銹蝕。所有試件通電銹蝕后發(fā)現(xiàn):鋼筋實際平均銹蝕率為2．16%～9．31%梁的保護層均發(fā)生銹脹開裂，以順筋開裂為主，裂縫寬度隨銹蝕率的增大而逐漸增大;銹蝕率大于9．31%時，其保護層同時出現(xiàn)順筋開裂和直角破壞;銹脹裂縫沿著銹蝕鋼筋的位置延伸，有的主要

試驗梁,破壞特征

·16·土木工程學報2016年(a)彎曲破壞梁(b)粘結-剪切破壞梁圖2試驗梁破壞特征Fig．2Thedamageformoftestspecimens粘結-剪切破壞的梁斜裂縫向加載端延伸，主筋發(fā)生滑移破壞，如圖2(b)所示。2．2梁的荷載-撓度曲線不同鋼筋銹蝕率下梁的破壞荷載和破壞時撓度見表3，荷載-撓度曲線見圖3，可以得到:(1)試驗梁的破壞過程可以分為三個階段:①再生混凝土開裂前的未裂階段:當荷載較小時，試驗梁處于彈性工作階段，荷載與跨中撓度呈線性關系，跨中再生混凝土與鋼筋應變穩(wěn)步增加;②試驗梁開裂至破壞前階段:試件開裂后，隨著荷載的增加，試驗梁撓度的增長速度明顯加快，荷載-跨中撓度曲線發(fā)生轉折;③試驗梁破壞階段:荷載不再增加，試驗梁荷載-跨中撓度曲線基本上呈現(xiàn)水平直線。(2)鋼筋的銹蝕明顯降低了試驗梁的屈服荷載和破壞荷載。從破壞模式可以看出，試驗梁的承載力按照彎曲破壞、粘結-剪切破壞的模式遞減。以ＲCBD12梁為例，ＲCBD12(1)梁的破壞荷載為82．12kN，梁發(fā)生彎曲破壞;ＲCBD12(5)梁的破壞荷載為58．11kN，是ＲCBD12(1)梁的70．8%，梁也發(fā)生彎曲破壞;當平表3試驗梁的破壞荷載及破壞時撓度Table3Testbeamdamagecharacteristicvalue試驗梁編號屈服荷載(kN)破壞荷載(kN)破壞時撓度(mm)ＲCBD12(1)75．2682．1218．36ＲCBD12(2)69．2274．0022．97ＲCBD12(3)64．2569．3627．69ＲCBD12(4)57．0560．7123．13ＲCBD12(5)53．0258．1116．60ＲCBD12(6)—51．679．32ＲCBD14(1)102．80106．9224．15ＲCBD14(2)93．0398．4131．07ＲCBD14(3)84．9689．7933．97ＲCBD14(4)77．6282．6628．49ＲCBD14(5)75．2677．9619．10ＲCBD14(6)—72．7615．95注:表中“－”表示鋼筋未發(fā)4服，試驗梁發(fā)生粘結-剪切破壞。(a)梁ＲCBD12(b

曲線,試驗梁,跨中撓度,荷載