锈蚀钢筋再生混凝土梁粘结性能及承载力研究

发布时间：2020-07-10 05:27

【摘要】：为了研究再生混凝土梁与锈蚀钢筋的粘结性能及抗弯承载力,对12根不同直径钢筋、不同钢筋锈蚀率的再生混凝土梁进行静荷载试验。结果表明:当钢筋锈蚀率小于9.31%时,再生混凝土梁材料破坏而发生弯曲破坏模式,当钢筋锈蚀率大于9.31%时,梁发生粘结-剪切破坏模式;随着钢筋锈蚀率的增加,试验梁的屈服荷载和极限荷载逐渐降低;随着荷载的增加,钢筋与再生混凝土之间的相对滑移由近似抛物线的分布形式发展成波浪线的分布形式;正常使用荷载作用下试验梁跨中截面再生混凝土仍符合平截面的假定;钢筋锈蚀率在0~9.31%时,通过定义锈蚀钢筋与再生混凝土之间的界面协同工作系数,提出了锈蚀钢筋再生混凝土梁抗弯承载力的计算方法,计算值与试验结果进行对比分析,吻合较好。
【图文】：

配筋,几何尺寸,试件,单位

验，探讨了锈蚀钢筋再生混凝土梁的裂缝开展、破坏形态、荷载挠度、相对滑移分布、平截面假定并建立符合锈蚀钢筋再生混凝土梁抗弯承载力的计算方法，为再生混凝土耐久性研究提供参考依据。1试验概况1．1试件设计与制作试验设计制作了12根再生粗骨料取代率为100%的再生混凝土梁试件(编号ＲCBD12/14(1-6))，梁主筋设计锈蚀率分别为0、2．5%、4．5%、7%、10%、15%。试件尺寸为b×h×l=120mm×200mm×1800mm，底部纵筋分别采用两根直径12mm和14mm的HＲB400级钢筋，上部纵筋为2Φ8，箍筋为Φ8@100，均为HＲB335级钢筋，图1为试件截面尺寸及配筋图。(a)立面图(b)1-1剖面图图1试件几何尺寸及配筋(单位:mm)Fig．1Sizeandreinforcementfigureoftestbeam(unit:mm)1．2材料性能再生混凝土设计强度为C30，配合比为C∶W∶S∶G=350∶185∶660∶1190。再生粗骨料由实验室废弃混凝土块经人工、机械破碎后清洗并筛分成粒径为5mm～31．5mm的再生粗骨料，测得再生混凝土试块28d立方体抗压强度平均值为35．5MPa。再生粗骨料性能指标测试结果见表1。表1再生粗骨料性能指标Table1Performanceofrecycledcoarseaggregate表观密度(kg/m3)堆积密度(kg/m3)吸水率(24h)针片状颗粒含量(%)含泥量(%)压碎指标(%)245512773．3%8．94．5515．51．3测试钢筋快速锈蚀混凝土浇筑时用5%的NaCl拌合水代替自来水，试件养护完毕后，先将试件放入约5%的NaCl溶液中浸泡7天再通电锈蚀。所有试件通电锈蚀后发现:钢筋实际平均锈蚀率为2．16%～9．31%梁的保护层均发生锈胀开裂，以顺筋开裂为主，裂缝宽度随锈蚀率的增大而逐渐增大;锈蚀率大于9．31%时，其保护层同时出现顺筋开裂和直角破坏;锈胀裂缝沿着锈蚀钢筋的位置延伸，有的主要

试验梁,破坏特征

·16·土木工程学报2016年(a)弯曲破坏梁(b)粘结-剪切破坏梁图2试验梁破坏特征Fig．2Thedamageformoftestspecimens粘结-剪切破坏的梁斜裂缝向加载端延伸，主筋发生滑移破坏，如图2(b)所示。2．2梁的荷载-挠度曲线不同钢筋锈蚀率下梁的破坏荷载和破坏时挠度见表3，荷载-挠度曲线见图3，可以得到:(1)试验梁的破坏过程可以分为三个阶段:①再生混凝土开裂前的未裂阶段:当荷载较小时，试验梁处于弹性工作阶段，荷载与跨中挠度呈线性关系，跨中再生混凝土与钢筋应变稳步增加;②试验梁开裂至破坏前阶段:试件开裂后，随着荷载的增加，试验梁挠度的增长速度明显加快，荷载-跨中挠度曲线发生转折;③试验梁破坏阶段:荷载不再增加，试验梁荷载-跨中挠度曲线基本上呈现水平直线。(2)钢筋的锈蚀明显降低了试验梁的屈服荷载和破坏荷载。从破坏模式可以看出，试验梁的承载力按照弯曲破坏、粘结-剪切破坏的模式递减。以ＲCBD12梁为例，ＲCBD12(1)梁的破坏荷载为82．12kN，梁发生弯曲破坏;ＲCBD12(5)梁的破坏荷载为58．11kN，是ＲCBD12(1)梁的70．8%，梁也发生弯曲破坏;当平表3试验梁的破坏荷载及破坏时挠度Table3Testbeamdamagecharacteristicvalue试验梁编号屈服荷载(kN)破坏荷载(kN)破坏时挠度(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“－”表示钢筋未发4服，试验梁发生粘结-剪切破坏。(a)梁ＲCBD12(b

曲线,试验梁,跨中挠度,荷载

【参考文献】