鹽凍融環(huán)境下鋼演化筋混機(jī)理凝土研究粘結(jié)性能.pdf

1、鹽凍作用作為一種特殊的凍融作用，它不僅會(huì)劣化鋼筋混凝土構(gòu)件外圍混凝土的力學(xué)性能，使表層混凝土出現(xiàn)剝蝕現(xiàn)象，更重要的是鹽凍作用會(huì)導(dǎo)致鋼筋與混凝土之間粘結(jié)性能的改變，降低構(gòu)件和結(jié)構(gòu)的耐久性，使構(gòu)件和結(jié)構(gòu)在低于設(shè)計(jì)使用年限而提前發(fā)生失效破壞。本文以精細(xì)試驗(yàn)研究為基礎(chǔ)，結(jié)合理論分析和精細(xì)化的仿真分析，揭示了鹽凍作用下鋼筋與混凝土粘結(jié)性能的演化機(jī)理。具體完成工作及結(jié)論如下：
　　歷經(jīng)0、25、50、100、150次鹽凍融循環(huán)后，分析標(biāo)準(zhǔn)伴隨

2、試件和中心拉拔試件（帶肋鋼筋試件、配箍筋試件、光圓鋼筋試件、鋁合金筋試件）表面損傷狀態(tài)，各凍融工況下配箍筋試件的質(zhì)量損失率最大。詳細(xì)分析了各類(lèi)試件歷經(jīng)各凍融工況后的拉拔破壞形態(tài)，帶肋鋼筋試件、配箍筋試件、光圓鋼筋試件、鋁合金筋試件的破壞形式依次為劈裂破壞、拔出劈裂破壞、拔出破壞、拔出破壞。并描繪出帶肋鋼筋試件、配箍筋試件拉拔破壞后表面裂縫的展開(kāi)圖。多數(shù)帶肋鋼筋試件被劈裂成三塊，一般在鋼筋橫肋對(duì)應(yīng)側(cè)面產(chǎn)生主裂縫；隨著混凝土凍融損傷程度的加

3、深，配箍筋試件表面橫向裂縫的數(shù)量相對(duì)增多，且裂縫寬度相對(duì)增大，表面裂縫形態(tài)越來(lái)越明顯。
　　通過(guò)構(gòu)建精細(xì)化的帶肋鋼筋有限元模型，分析了帶肋鋼筋從混凝土中拔出發(fā)生劈裂破壞的全過(guò)程。通過(guò)仿真分析進(jìn)一步驗(yàn)證帶肋鋼筋試件一般在橫肋對(duì)應(yīng)側(cè)面產(chǎn)生主裂縫。分析了鋼筋從混凝土拔出過(guò)程中的應(yīng)力變化全過(guò)程，隨著荷載等級(jí)的增加，鋼筋應(yīng)力逐漸向自由端擴(kuò)散，鋼筋錨固段起點(diǎn)產(chǎn)生較高的應(yīng)力集中。通過(guò)校核試驗(yàn)和仿真中沿錨固長(zhǎng)度開(kāi)槽鋼筋內(nèi)鋼筋應(yīng)變、鋼筋內(nèi)應(yīng)變片對(duì)應(yīng)

4、混凝土外應(yīng)變值，驗(yàn)證了模型的準(zhǔn)確性，在此基礎(chǔ)上，通過(guò)仿真分析解決試驗(yàn)研究中難以測(cè)量界面處混凝土應(yīng)變值的難題，并分析沿錨固長(zhǎng)度范圍內(nèi)同一橫截面處混凝土的應(yīng)變分布的不均性，并得到混凝土不均勻系數(shù)UE值分布曲線(xiàn)，UE值與荷載等級(jí)、錨固位置直接相關(guān)。對(duì)比分析了試驗(yàn)與仿真平均粘結(jié)-滑移曲線(xiàn)，超過(guò)峰值粘結(jié)強(qiáng)度后，試驗(yàn)與仿真曲線(xiàn)都有一個(gè)短暫的平臺(tái)，粘結(jié)力變化緩慢，而滑移值快速發(fā)展。通過(guò)分析基圓兩側(cè)橫肋對(duì)稱(chēng)和錯(cuò)開(kāi)分布對(duì)粘結(jié)性能的影響，發(fā)現(xiàn)兩種工況極限粘

5、結(jié)強(qiáng)度基本一致，鋼筋橫肋對(duì)稱(chēng)的混凝土試件的延性相對(duì)更好。
　　在歷經(jīng)150次鹽凍循環(huán)后，標(biāo)準(zhǔn)混凝土立方體抗壓強(qiáng)度下降42％，并擬合得到鹽凍作用后混凝土抗壓強(qiáng)度退化公式。通過(guò)精細(xì)化中心拉拔試驗(yàn)，獲取了鹽凍融作用后帶肋鋼筋試件、配箍筋試件（帶肋鋼筋）、光圓鋼筋試件、鋁合金筋試件每級(jí)荷載對(duì)應(yīng)下加載端和自由端滑移值，在此基礎(chǔ)上對(duì)各類(lèi)試驗(yàn)用筋鹽凍作用后特征滑移量、特征荷載值、特征粘結(jié)強(qiáng)度值、加載端和自由端各自的荷載-滑移關(guān)系、平均粘結(jié)-滑移

6、全曲線(xiàn)關(guān)系等進(jìn)行詳細(xì)規(guī)律分析和內(nèi)在機(jī)理剖析。通過(guò)對(duì)混凝土鹽凍融歷程進(jìn)行分析，在融化平衡階段，孔隙內(nèi)空氣和溶液的膨脹將在各類(lèi)試驗(yàn)用筋表面產(chǎn)生附加圍壓作用，這種附加圍壓作用類(lèi)似于箍筋的橫向約束作用。歷經(jīng)0次、25次、50次、100次鹽凍融循環(huán)作用，帶肋鋼筋試件的極限粘結(jié)強(qiáng)度呈先增大后減小的規(guī)律；鋁合金筋試件和光圓鋼筋試件的極限粘結(jié)強(qiáng)度（150次凍融次數(shù)范圍內(nèi)）呈增大趨勢(shì)；配箍筋試件（帶肋鋼筋）極限粘結(jié)強(qiáng)度隨凍融次數(shù)的增加不斷下降。