铁尾矿砂混凝土与钢筋粘结锚固性能试验

郑 艳，康洪震，徐建新

(河北联合大学建筑工程学院，河北唐山063009)

1 试验方法介绍

目前所采用的粘结试验主要分为三类:

1)钢筋直接拔出试验［1-4］。这时出现最早的试验方法，试件一般为棱柱形，钢筋埋设在其中心，水平方向浇筑混凝土。试验时，试件的一端支撑在带孔的垫板上，试验机夹持外漏钢筋端，施加拉力，直至钢筋被拔出或屈服。同时拔出试验试件根据试件中是否配置横向钢筋分为两类:无横向配筋试件和有横向配筋试件。无横向配筋试件主要用于量测锚固粘结应力和相对滑移量，当钢筋与混凝土粘结强度较高时，这种试件大多发生劈裂破坏，由于拉拔试验具有试件制作简单、成本低、试验易于进行等特点，应用比较广泛，一般用于各类不同钢筋粘结锚固性能的相对比较;如图1所示:

图1 粘结试验的拔出试验

2)梁式试验或模拟梁式试验［5-7］。由于在钢筋混凝土构件中，钢筋锚固区除了受拉力之外，通常同时作用有弯矩和剪力，而拔出试验不能反映这种情况，为了更好地模拟钢筋在梁端部的粘结锚固状况，可采用梁式试件。梁式试件又分为全梁式和半梁式两类，常用于模拟梁的剪跨区的斜裂缝和正裂缝处的粘结锚固状态。一般用来确定粘结锚固的设计适用强度及有关构造要求;

3)局部粘结一滑移试验［8-9］。轴拉试验主要用于测量缝间粘结应力及相对滑移量，可以模拟混凝土梁在纯弯段主裂缝间的粘结特性。试验时，一对相互平衡的力作用在钢筋的两端，钢筋与混凝土间产生粘结滑移。双轴拉试验还可以模拟钢筋搭接长度的粘结特性。它主要用于研究粘结应力一变形的基本规律。

通过比较可知直接拔出试验因其试件制作简单，结果便于分析，又能全面反映钢筋受力的基本规律，长期以来一直被作为钢筋粘结锚固性能对比研究的基准试验。因此本文采用钢筋直接拔出的试验方法，对试件进行量测分析。

2 试件设计

考虑钢筋与铁尾矿砂混凝土主要影响的因素，试件设计的变化参数设计为钢筋种类HRB335与直径(12mm、16mm、20mm、25mm)、铁尾矿砂混凝土强度等级(C20、C30、C40)、钢筋植入长度(5d)等。共三类(72个)试件，如表1。

图2 试件样图

表1 试件类型及尺寸

3 试验基本过程

3.1 沿锚固长度钢筋的应变

采用外贴片的方式来测定钢筋的应变分布。如图3所示，在钢筋伸出混凝土试块200 mm处。先在钢筋上待测点处做好标记，用砂轮小心打磨待测点，磨出个小平面，之后用砂布沿与钢筋轴线呈45°方向左右打磨小平面，力道要适中，用丙酮擦拭干净。贴应变片时注意将AB胶调匀，应变片与钢筋之间应紧密贴在一起，之间不能留有气泡，不宜有太多的胶。应变片的数据用秦皇岛开发的CM－L－24静态数据采集仪采集。试验中采用了连续测量的方法。

图3 CM－L－24静态数据采集仪采集

3.2 加载装置

通过在钢筋自由端的钢筋上设置千分表测定锚固自由端的滑移，加载装置如图4所示:

图4 钢筋应变片及加载装置

3.3 加载速度

加载速度应根据各种钢筋的直径确定每种钢筋施加荷载的速度应按下式计算:

式中:VF—加载速度(kN/min);

d—钢筋直径(mm)。

4 试验目标

研究试验过程中的各种不同试件的破环现象，记录试件的破坏荷载、最大位移以及钢筋屈服时的位移，利用相关数据分析软件得出钢筋与铁尾矿砂混凝土的粘结应力－滑移曲线，分析其与普通混凝土的区别并利用已有的试验研究数据得出钢筋在铁尾矿砂混凝土中的锚固长度基本计算式。

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