海水腐蚀对混杂纤维混凝土与钢筋粘结性能的影响

发布时间：2018-08-10 16:36

【摘要】：海水腐蚀环境下,混凝土结构耐久性是工程界关注的重点。在影响混凝土结构耐久性的因素中,钢筋锈蚀最为显著。而钢筋锈蚀到一定程度后,混凝土与钢筋间的粘结性能下降,会造成整个构筑物承载能力的大幅降低。所以,研究在海水腐蚀环境下,钢筋锈蚀后和混凝土间的粘结性能具有非常重要的理论和现实意义。裂缝会加快钢筋锈蚀的进程,而钢筋锈蚀会对粘结作用产生不利影响,因此控制混凝土内裂缝的开展是减缓钢筋锈蚀对钢筋和混凝土粘结性能衰退的关键,在混凝土中加入纤维能够抑制混凝土内裂缝的扩展。混杂纤维混凝土是在混凝土中掺入两种或两种以上一定体积率纤维而形成的材料,相比于单一的纤维混凝土具有很好的正混杂叠合效应,能够更好地约束混凝土内部裂缝的开展,因而增强了混凝土与钢筋间的粘结性能。本文通过电化学加速锈蚀的方法,获取了4组不同钢筋锈蚀率(0-6.89%)的钢筋混凝土拉拔试件。采用中心拉拔试验,得到了不同锈蚀率情况下,钢筋与混凝土间的粘结强度。重点分析了锈蚀率、混杂纤维体积率以及钢筋种类对两者间粘结性能的影响,根据试验结果提出了考虑锈蚀率影响下的混杂纤维混凝土与钢筋的极限粘结强度退化公式,并在总结前人研究成果的基础上,拟合得到了混杂纤维混凝土与钢筋之间的粘结-滑移数学本构模型。试验结果表明:在一定范围内,混杂纤维体积率越大,混凝土与钢筋之间的粘结性能越好。极限粘结强度随着锈蚀率的提高呈现出先提高后减小的趋势。混凝土和光圆钢筋间的粘结强度劣于螺纹钢筋。除了试验之外,运用ABAQUS有限元软件,本文还对混杂纤维混凝土与变形钢筋的拉拔试验进行数据对比分析,计算了在各级拉拔荷载作用下,不同锈蚀率的钢筋和混杂纤维混凝土的粘结强度和钢筋加载端的滑移量,并将试验结果和模拟结果进行了比较,误差均在合理范围内,验证了运用ABAQUS模拟计算的可行性,为将来更深入研究混杂纤维混凝土与钢筋的粘结性能打下基础。
[Abstract]:In seawater corrosion environment, durability of concrete structures is the focus of attention in engineering field. Among the factors affecting the durability of concrete structure, the corrosion of steel bar is the most significant. However, when the corrosion of steel bar reaches a certain degree, the bond property between concrete and steel bar will decline, which will result in a large reduction of the bearing capacity of the whole structure. Therefore, it is of great theoretical and practical significance to study the bond behavior between corroded steel bars and concrete in seawater corrosion environment. Cracks will speed up the process of steel corrosion, and the corrosion of steel bars will have a negative impact on the bond, so controlling the development of internal cracks in concrete is the key to slow down the deterioration of steel bar and concrete bond performance. Adding fiber to concrete can restrain the propagation of internal crack in concrete. Hybrid fiber concrete is a kind of material formed by mixing two or more kinds of fiber in concrete with a certain volume rate. Compared with a single fiber concrete, hybrid fiber concrete has a good positive mixing effect. It can restrain the development of internal cracks of concrete better and enhance the bond performance between concrete and steel bar. In this paper, four groups of reinforced concrete pull-out specimens with different corrosion rate (0-6.89%) were obtained by electrochemical accelerated corrosion method. The bond strength between steel bar and concrete with different corrosion rate was obtained by central drawing test. The effects of corrosion rate, volume ratio of hybrid fiber and type of steel bar on the bond properties between them are analyzed. According to the experimental results, the ultimate bond strength degradation formula of hybrid fiber reinforced concrete and steel bar considering the effect of corrosion rate is put forward. On the basis of summarizing the previous research results, the bond-slip mathematical constitutive model between hybrid fiber reinforced concrete and steel bar is obtained by fitting. The experimental results show that the greater the volume ratio of hybrid fiber, the better the bond performance between concrete and steel bar. The ultimate bond strength increases first and then decreases with the increase of corrosion rate. The bond strength between concrete and circular steel bar is inferior to that between rebar and rebar. In addition to the test, using the ABAQUS finite element software, this paper also carries on the data contrast analysis to the hybrid fiber concrete and the deformation steel bar drawing test, has calculated under the each grade drawing load action, The bond strength of steel bar and hybrid fiber reinforced concrete with different corrosion rate and the slip of steel bar loading end are compared. The error between the test result and the simulation result is within a reasonable range, which verifies the feasibility of using ABAQUS simulation calculation. It will lay a foundation for further research on bond behavior between hybrid fiber reinforced concrete and steel bar in the future.
【学位授予单位】：苏州科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TU375

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本文编号：2175488