钢筋直径对粉煤灰混凝土粘结性能的影响

王　睿,孙　琳（青岛东方监理有限公司,山东　青岛　266000）



钢筋直径对粉煤灰混凝土粘结性能的影响

王睿,孙琳
（青岛东方监理有限公司,山东青岛266000）

摘 要:影响钢筋与混凝土的粘结性能的因素有许多种，而粉煤灰混凝土作为目前最常用的粉末性活性混凝土，研究二者的粘结性能是有着非常重要的实际意义。本文主要讨论钢筋直径与粉煤灰混凝土粘结性能的关系，为土木工程的相关设计运用提供一些有价值的参考意义。

关键词:钢筋；粉煤灰混凝土；粘性性能研究

0　引言

钢筋与混凝土的粘结性能是钢筋和混凝土有相对变形或滑移时，钢筋和混凝土交界面上就会产生互相作用力。钢筋和混凝土之间的粘结性能主要受化学胶力、摩擦力、机械咬合力和钢筋端部的锚固力影响，其中化学胶力是混凝土中的水泥凝胶体在钢筋表面产生的化学粘着力或吸附力，主要来源于浇注时水泥浆体向钢筋表面氧化层的渗透和养护过程中水泥晶体的生长和硬化，取决于水泥的性质和钢筋表面的粗糙程度；摩擦力是混凝土收缩后，将钢筋紧紧地握裹住而产生的力，当钢筋和混凝土产生相对滑移时，在钢筋和混凝土界面上将产生摩擦力，它取决于混凝土发生收缩、荷载和反力等对钢筋的径向压应力、钢筋和混凝土之间的粗糙程度等；机械咬合力是钢筋表面凹凸不平与混凝土产生的机械咬合作用而产生的力，即混凝土对钢筋表面斜向压力的纵向分力，取决于混凝土的抗剪强度，变形钢筋的横肋会产生这种咬合力，它的咬合作用往往很大，是变形钢筋粘结力的主要来源；钢筋端部的锚固力是用在钢筋端部弯钩、弯折，在锚固区焊接钢筋、短角钢等机械作用来维持锚固力。粉煤灰混凝土中的粉煤灰是一种火山灰质材料，在常温有水的情况下与混凝土产生二次反应，填充了混凝土内部的细小空隙，提升了混凝土的强度与抗渗性。加大对钢筋与粉煤灰混凝土之间的研究，也对钢筋混凝土的具体制作工序有着重大的意义。

1　实验的目的与方法

本次实验的目的主要是为了研究钢筋直径与粉煤灰混凝土粘合性能的关系。

本文中所用的粉煤灰混凝土为强度等级为C35，粉煤灰掺量为16%，表观密度为2372kg/m3，是由185kg水，50kg的粉煤灰，778kg的中砂，1077kg的石子，4.2kgJM-10高校减水剂混合而成。养护28天后，两组拉拔试件的钢筋混凝土的立方抗压强度详情见如表1。

表1　两组拉拔试件钢筋粉煤灰混凝土立方体抗压强度

本文主要参考《混凝土结构试验方法标准》GB50152—92中的钢筋和混凝土粘结强度对比实验的要求，进行螺纹钢筋制作拉拔试件实验。拉拔试件的尺寸边长为150mm，钢筋直径为14mm，钢筋内贴应变片的间距为14mm。运用WDW3300型微控电子万能实验机、位移传感器和TS3866静态电阻应变仪，每加载5kN则记录一次数据。运用计算公式τ=F/πdl。τ为粘结应力，单位为Mpa；F为外加荷载，单位为kN；d为钢筋直径，l为钢筋埋入长度。

2　实验结果

实验中的两组试件最大破坏荷载及最大平均粘结应力为：第一组试件的钢筋直径为18mm，粉煤灰掺量达16%，最大破坏荷载为63.81kN，最大平均粘结力为16.67Mpa；第二组试件的钢筋直径为22mm，粉煤灰掺量达16%，最大破坏荷载为70.32kN，最大平均粘结力为14.89Mpa。

当锚固长度为70mm，粉煤灰掺量为16%，混凝土强度等级为C35的情况下，第一组试件钢筋直径为18mm，粘结应力为2MPa、6.2Mpa、9.87Mpa、11.76MPa其自由滑移的距离分别为0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm；第二组试件钢筋为19mm。粘结应力为2MPa、5.67MPa、8.14MPa、10.23MPa，其自由滑移的距离分别为0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm。

当外加荷载为20kN、25kN、30kN、35kN、40kN时，第一组钢筋直径为18mm的试件距加载端距离值为14mm、29mm、41mm、58mm、70mm；第二组钢筋直径为22mm的试件距加载端距离值为12mm、27mm、39mm、55mm、64mm。

3　讨论

从结果可以看出，当粘结应力相同时，钢筋直径与自由端的滑移值成正比。其主要原因是因为当钢筋直径发生变化时，变形钢筋外形参数并没有发生变化，二者没有直接关系。随着钢筋直径加大，其相对肋的面积增加并不明显。但相对肋高降低，相对粘结面积与极限粘结强度就与钢筋直径成反比。

通过两组试件最大破坏荷载量的对比，可以发现荷载量越小，钢筋应变的速度就越快；在同一外荷载量下，钢筋直径越小，钢筋的应变值就越大；若荷载量增大，钢筋直径越小，钢筋的应变力越会向自由端处移动。

综上所诉，钢筋直径与粉煤灰混凝土的粘结性能成反比。当钢筋直径越大，粉煤灰混凝土的粘结性能就越小；当钢筋直径越小，粉煤灰混凝土的粘结性能就越大。

4　结论

实验结果表明，在相同的条件下，钢筋直径与构建所需要的外力成正比，与极限粘结强度就成反比，与粘结应力产生的钢筋滑移力成正比。在同一外荷载作用下，钢筋直径与应变值成反比；当外荷载力增大，钢筋直径与加载端的应变值成正比，与自由端的应变值成反比。

参考文献：

[1]李伯潇,牛建刚,冉祥富.钢筋与粉煤灰混凝土的粘结性能研究[J].广西大学学报(自然科学版),2014,04(39):724-731.

[2]王倩,张炳梅,江红.钢筋直径对粉煤灰混凝土粘结性能的影响[J].连云港职业技术学院学报,2011,01(24):5-8.

DOI :10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.01.112