冻融混凝土中钢筋粘结应力分布的试验研究

王文博

（中冶京诚工程技术有限公司，北京100176）

1 试验目的

变形钢筋的粘结锚固性能主要与钢筋周围混凝土受力状态有关，粘结锚固作用在握裹层混凝土中引起的应力状态是十分复杂的，所以通常主要从钢筋入手，将其简化为一维问题来考虑。粘结应力τ 实际上是指钢筋与混凝土接触面上的剪应力，无法直接量测，但可以通过钢筋应力导出，钢筋受力后，由于钢筋周围混凝土的作用，使钢筋应力发生变化，而钢筋所受拉力的变化率就是粘结力的大小。

2 试件制作及冻融循环试验

采取在钢筋内开槽、贴应变片的方法来测量经冻融循环后钢筋应变沿锚固长度的变化，进而探讨冻融混凝土粘结应力分布。为了避免应变片在冻融循环过程中被冻环，本试验采用先冻融后贴应变片的方法。具体操作方法如下：内贴片试验所用试件尺寸为100mm×100mm×160mm，在试件制作时将每个试件分两部分浇筑，养护28 天后把试件放入冻融试验机进行冻融循环试验，冻融循环200 次后，取出试件，在试件中预埋钢筋的凹槽内贴应变片，然后再将两部分试块用REPOW 注入式建筑植筋胶粘合为整体，做拉拔试验，为了防止试件的劈裂破坏，试件外部用玻璃纤维缠绕。冻融前试件如图1所示。

钢筋凹槽由铣床精密加工。凹槽尺寸为2mm×4mm（合拢后为4mm×4mm）。槽内贴2mm×3mm 应变片，每40mm 贴一片，上下交错布置，合拢后应变片间距为20mm。用502 胶水贴片，应变片用漆包线做导线从钢筋内自由端引出，再用环氧树脂灌满整个凹槽。合拢前的试件如图2所示。

图2 合拢前试件图

3 加载方案及量测内容

本试验所采用加载装置和加载方案与拉拔试验相同。

本试验主要量测内容如下：与各级荷载值相应的钢筋各点的应变值；钢筋粘结破坏时的最大荷载值。

钢筋应变的量测：通过应变片引出的漆包线与静态应变箱相连，应用计算机采集各点在各级荷载下的应变值。

4 试验现象及结果分析

4.1 试验现象

由于试件周围用玻璃纤维缠绕，增强了试件抗劈裂破坏的能力，所以全部试件都发生钢筋拔出破坏。

4.2 量测结果分析

图3，4 分别为试件在各级荷载下钢筋应力σs、粘结应力τ 沿锚长的分布曲线。

由图3可以看出：加载端钢筋应力最大，随着锚固长度的增加钢筋应力逐渐减小，至自由端钢筋应力减小为零，加载端和自由端钢筋应力分布较平缓，而中间区段应力分布较陡。

由图4可以看出：在加载初期，加载端附近粘结应力较大，沿锚固长度逐渐降低，达自由端为零。随着荷载的增加，应力图形逐渐丰满，应力峰值有逐渐向自由端移动的趋势。

5 结论

通过钢筋内贴片试验，对冻融混凝土粘结应力分布进行初步研究，得出令人满意的试验成果：

第一，在借鉴粘结应力分布研究成果的基础上，根据冻融循环试验的特点探索了内贴片试验的一种新方法，成功地对冻融混凝土的粘结应力分布进行试验研究，为今后冻融混凝土粘结应力分布规律的深入研究奠定了基础。

第二，通过试验大致得出了冻融混凝土粘结应力沿锚长的分布规律，及钢筋应力沿锚长的变化规律：钢筋应力沿锚长逐渐变小，到达自由端时钢筋应力为零；外力很小时，粘结应力峰值在加载端附近，随着外力增大，峰值向自由端移动，粘结应力图形越加丰满。

根据本试验所得试验结果不难看出：冻融混凝土粘结应力分布与普通混凝土基本相似。