钢筋预埋深度对握裹力的影响研究

邓斌，赵洪春，伍贤翠

（重庆建工第二建设有限公司，重庆 400030）

引言

影响钢筋混凝土握裹力的因素很多，包括混凝土的抗压强度、钢筋的直径、钢筋的锚固长度和肋部形状、钢筋的锈蚀程度等等[1]。笔者通过大量调研和工作实践发现，在特定混凝土试件上埋入钢筋的深度越大，其握裹力也越大，因而，不管钢筋埋入试件中有多深，只要测试出其握裹力的强度值，便可以确定钢筋在与试件混凝土强度相同的工程构件中的握裹力是否满足设计的要求。

为了深入研究钢筋握裹力的影响因素，作为拓展研究，笔者在重庆市南川工业园区某新建厂房项目停工复建前，进行了钢筋氧化皮对握裹力的影响的相关试验。本实验主要选取了HRB400级两种不同直径的钢筋对其预埋不同的深度进行研究，以此来了解对其握裹力的影响。

1 配合比及原材料

1.1 混凝土配合比（C30）（表1）

表1 混凝土配合比（单方用量，kg）

1.2 钢筋

试验采用HRB400级带肋钢筋，钢筋直径分别为Φ16和Φ20，钢筋具体性质见表2和表3。

表2 钢筋的性质一

表3 钢筋的性质二

1.3 其他材料

实验中使用的混凝土拌合用水均为实验室自来水，且未经处理；水泥为拉法基42.5R普通硅酸盐水泥；实验使用机制砂、S95矿渣粉和珞璜电厂粉煤灰，使用的混凝土外加剂为科之杰的point-400型减水剂。

2 试验方法

2.1 最大试验荷载及加载方式

按照试件钢筋的规格HRB400级Φ16和Φ20钢筋的强度标准值计算出最大试验荷载Pmax，每级加载量为0.1Pmax[3]，然后逐级连续加载，钢筋预埋深度分别为钢筋直径的7.5d、10d、15d、20d，用以考查不同预埋深度对钢筋握裹力的影响。

2.2 终止试验条件

（1）达到钢筋的屈服强度时，为进一步了解混凝土对钢筋的握裹力情况，应继续对试件进行加载，直至达到钢筋极限抗拉强度。

（2）钢筋从混凝土试件中拔出。

（3）混凝土试件出现破坏。

3 实验结果及分析

两种钢筋的理论公称屈服最大荷载分别是Φ16为80.4kN、Φ20为125.7kN，实际测试最大屈服荷载是Φ20为100.5kN，Φ20为149.2kN。

3.1 预埋深度对HRB400级直径为Φ16钢筋握裹力的影响

通过实验，可以发现，随着预埋深度的增加，钢筋与混凝土之间的握裹力逐渐变大，达到试验终止的条件也发生变化。在预埋深度较小的情况下，握裹力会小于钢筋的屈服荷载，此时会出现胶混破坏情况，随着预埋深度的增加，握裹力逐渐会大于钢筋的屈服荷载，可以满足结构对握裹力的要求。以下各图（图1～图4）为Φ16钢筋在不同预埋深度下的荷载与变形之间的数据拟合，利用该曲线得出的在不同预埋深度下的钢筋握裹强度见表4（其中，R2为曲线拟合回归系数，下同）:

图1 荷载与形变的关系(7.5d)

图2 荷载与形变的关系(10d)

图3 荷载与形变的关系(15d)

图4 荷载与形变的关系(20d)

通过曲线计算出在形变0.01mm、0.05mm、0.10mm时的荷载，利用公式τ=计算出握裹强度[4]，见表4。

表4 握裹强度与预埋深度的关系

通过表4可以看出，随着预埋深度的增加，钢筋与混凝土之间的握裹强度逐渐变大，因此，在有效荷载内，Φ16钢筋与混凝土之间的握裹力是随着预埋深度的增加而变大的，对于HRB400级Φ16的钢筋，在有效荷载与C30混凝土中，预埋深度与握裹强度之间的关系大致符合曲线y=0.011x2-0.094x+3.203(R2=0.999)，其中，y为钢筋与混凝土之间的握裹强度，x为预埋深度与钢筋直径Φ的比值。

3.2 预埋深度对HRB400级直径为Φ20钢筋握裹力的影响

以下各图（图5～图8）为Φ20钢筋在不同预埋深度下的荷载与变形之间的数据拟合，利用该曲线得出的在不同预埋深度下的钢筋握裹强度见表5。

图5 荷载与形变的关系(7.5d)

图6 荷载与形变的关系(10d)

图7 荷载与形变的关系(15d)

图8 荷载与形变的关系(10d)

通过曲线计算出在形变0.01mm、0.05mm、0.10mm时的荷载，利用公式τ=计算出握裹强度见表5。

表5 握裹强度与预埋深度的关系

通过表5可以看出，随着预埋深度的增加，钢筋与混凝土之间的握裹强度也逐渐变大。因此，在有效荷载内，Φ20钢筋与混凝土之间的握裹力随着预埋深度的增加而变大。对于HRB400级Φ20的钢筋，在有效荷载和C30混凝土中，预埋深度与握裹强度之间的关系大致符合曲线y=-0.006x2+0.360x+1.753(R2=0.977)，其中，y为钢筋与混凝土之间的握裹强度，x为预埋深度与钢筋直径Φ的比值。

4 结论

（1）在C30混凝土中，对于HRB400级直径为16mm的钢筋在预埋深度达到15d左右时，钢筋握裹力大于钢筋实际屈服荷载；直径为20mm的钢筋在预埋深度大于10d左右时，钢筋握裹力大于钢筋实际屈服荷载。

（2）在C30混凝土中，HRB400级Φ16和Φ20两种钢筋的握裹强度y与其预埋深度和直径的比值x分别有如下近似关系式:

[1]周万良，周士琼，李益进，等.水胶比及超细粉煤灰掺量对高性能混凝土钢筋握裹力的影响[J].混凝土，2002(11):42-44.

[2]李晓之，田稳苓，孙文君.钢筋植筋粘结锚固性能的拉拔试验研究[J].河北工业大学学报，2010，39(4):113-118.

[3]杜建辉，赵侠.氧化皮对钢筋握裹力的影响浅探[J].广东建材，2006(7):119-120.

[4]中华人民共和国交通部.JTJ270-98水运工程混凝土试验规程[S].北京:人民交通出版社，2004.