凍融混凝土中鋼筋粘結應力分布的試驗研究

王文博

（中冶京誠工程技術有限公司，北京100176）

1 試驗目的

變形鋼筋的粘結錨固性能主要與鋼筋周圍混凝土受力狀態有關，粘結錨固作用在握裹層混凝土中引起的應力狀態是十分復雜的，所以通常主要從鋼筋入手，將其簡化為一維問題來考慮。粘結應力τ 實際上是指鋼筋與混凝土接觸面上的剪應力，無法直接量測，但可以通過鋼筋應力導出，鋼筋受力后，由于鋼筋周圍混凝土的作用，使鋼筋應力發生變化，而鋼筋所受拉力的變化率就是粘結力的大小。

2 試件制作及凍融循環試驗

采取在鋼筋內開槽、貼應變片的方法來測量經凍融循環后鋼筋應變沿錨固長度的變化，進而探討凍融混凝土粘結應力分布。為了避免應變片在凍融循環過程中被凍環，本試驗采用先凍融后貼應變片的方法。具體操作方法如下：內貼片試驗所用試件尺寸為100mm×100mm×160mm，在試件制作時將每個試件分兩部分澆筑，養護28 天后把試件放入凍融試驗機進行凍融循環試驗，凍融循環200 次后，取出試件，在試件中預埋鋼筋的凹槽內貼應變片，然后再將兩部分試塊用REPOW 注入式建筑植筋膠粘合為整體，做拉拔試驗，為了防止試件的劈裂破壞，試件外部用玻璃纖維纏繞。凍融前試件如圖1所示。

鋼筋凹槽由銑床精密加工。凹槽尺寸為2mm×4mm（合攏后為4mm×4mm）。槽內貼2mm×3mm 應變片，每40mm 貼一片，上下交錯布置，合攏后應變片間距為20mm。用502 膠水貼片，應變片用漆包線做導線從鋼筋內自由端引出，再用環氧樹脂灌滿整個凹槽。合攏前的試件如圖2所示。

圖2 合攏前試件圖

3 加載方案及量測內容

本試驗所采用加載裝置和加載方案與拉拔試驗相同。

本試驗主要量測內容如下：與各級荷載值相應的鋼筋各點的應變值；鋼筋粘結破壞時的最大荷載值。

鋼筋應變的量測：通過應變片引出的漆包線與靜態應變箱相連，應用計算機采集各點在各級荷載下的應變值。

4 試驗現象及結果分析

4.1 試驗現象

由于試件周圍用玻璃纖維纏繞，增強了試件抗劈裂破壞的能力，所以全部試件都發生鋼筋拔出破壞。

4.2 量測結果分析

圖3，4 分別為試件在各級荷載下鋼筋應力σs、粘結應力τ 沿錨長的分布曲線。

由圖3可以看出：加載端鋼筋應力最大，隨著錨固長度的增加鋼筋應力逐漸減小，至自由端鋼筋應力減小為零，加載端和自由端鋼筋應力分布較平緩，而中間區段應力分布較陡。

由圖4可以看出：在加載初期，加載端附近粘結應力較大，沿錨固長度逐漸降低，達自由端為零。隨著荷載的增加，應力圖形逐漸豐滿，應力峰值有逐漸向自由端移動的趨勢。

5 結論

通過鋼筋內貼片試驗，對凍融混凝土粘結應力分布進行初步研究，得出令人滿意的試驗成果：

第一，在借鑒粘結應力分布研究成果的基礎上，根據凍融循環試驗的特點探索了內貼片試驗的一種新方法，成功地對凍融混凝土的粘結應力分布進行試驗研究，為今后凍融混凝土粘結應力分布規律的深入研究奠定了基礎。

第二，通過試驗大致得出了凍融混凝土粘結應力沿錨長的分布規律，及鋼筋應力沿錨長的變化規律：鋼筋應力沿錨長逐漸變小，到達自由端時鋼筋應力為零；外力很小時，粘結應力峰值在加載端附近，隨著外力增大，峰值向自由端移動，粘結應力圖形越加豐滿。

根據本試驗所得試驗結果不難看出：凍融混凝土粘結應力分布與普通混凝土基本相似。