钢筋握裹力试验分析

李宗贤

摘要:文章对广州某工程实例钢筋握裹力试验方案进行分析,通过实验证明指出带肋钢筋表面虽有氧化皮或局部发泡时,混凝土对带肋钢筋的握裹力没有影响。此依据可为以后实际工作提供参考。

关键词:钢筋混凝土;钢筋握裹力;试验方案

1概述

广州某项目结构使用的钢筋,部分表面有氧化皮,按J工程顾问有限公司要求,对有氧化皮——局部发泡之缺陷的钢筋进行握裹力试验。由于对混凝土与钢筋的握裹力试验目前尚无规程、规范可依据。我公司参考胶植钢筋抗拔力试验的原理和方法,编写了“钢筋握裹力试验方案”,得到了J工程顾问有限公司、业主、监理公司认可。

混凝土对钢筋的握裹力大小,与混凝土施工的强度等级、钢筋直径大小、钢筋埋入混凝土深度相关。在特定的混凝土试件上埋入钢筋深度大,其握裹力也大,埋入钢筋深度小,其握裹力也小,因此,不管钢筋埋入试件中有多深,只要试验出其握裹力强度值,便可确定该规格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。根据委托单位提供的信息,本工程结构混凝土设计强度值大多为C45,而使用的钢筋规格以RHB 400级φ28居多,因此本试验取钢筋规格RHB 400级φ28和试件混凝土设计强度C45为代表进行钢筋与混凝土握裹力试验。

试验分两次进行,前次为试件浇捣后7天龄期试验,共试验3个同一规格试件,试验已在2006年3月9日进行。本次试验在试件浇捣后28天龄期时进行试验,共试验3个同一规格试件,试验在2006年3月30日进行。

2试验方案

2.1试件

试件制作

钢筋:选用本工程较多使用生产厂家江苏沙钢集团有限公司生产、钢筋规格HRB400级、直径φ28带肋钢筋。钢筋总长100mm,植入混凝土试块的深度400mm,植入混凝土段的钢筋表面有氧化皮、发泡等缺陷。

混凝土试块:采用本工程结构常用的C45混凝土强度等级试块,试块尺寸:长×宽×高=400×400×400(mm)

试件数量。本次试验为28天龄期试件1组(3件)。

试件养护。试件采用天然养护。养护期为28天。

2.2试验方法

试验标准和试验方法。由于我国及地方尚没有相应的试验标准,本试验参考对钢筋抗拔承载力试验的方法进行。

最大试验荷载。按试件钢筋规格为HRB400级φ28钢筋强度标准植σs=400N/mm2,计算出最大试验荷载量为246.30kN。

加载方式及荷载分级。试验的加载方式采用缓慢连续加荷方式;加荷分级:按HRB400级φ28钢筋屈服荷载(即最大试验荷载Pmax)246.30KN进行分极,每级加载增量为0.1Pmax (24.63KN)。

钢筋位移观测。钢筋在拉拔荷载作用下产生的拉伸变形和外拔位移测量,采用百分表进行观测。在钢筋接近混凝土试块面的根部位置20mm处装上百分表安装夹,并安装两个百分表测量钢筋的外拔变位量。两个百分表与钢筋中心线等距,并在同一轴线上。

2.3终止试验条件

当出现下列情况之一时,终止对试件试验;

达到预定的最大试验荷载值246.30KN;但为了进一步了解混凝土对钢筋握裹力情况,本次试验拟在过到预定的最大试验荷载值246.30KN后,视试验情况再增加0.1～0.2倍预定的最大试荷载量,直至钢筋出现屈服而终止试验;钢筋上拔位移量超过百分表安装位置至钢筋埋深段的理论弹性变形值,且在荷载作用下其位移持续增长;钢筋已出现屈服或钢筋拔出;混凝土试件出现开裂或锥体破坏。

2.4试验设备及仪器

YCQ100型穿心式油压千斤顶;与千斤顶配用的油压表;手动油泵、油秋、反力座; 百分表及装置百分表的表夹; 相应钢筋直径的锚夹具。

3试验概况

试验工作于2006年3月30日上午在黄沙工地现场进行。在前作7天龄期试验后余下的3块28天龄期试件进行混凝土与钢筋握裹力试验。

试验时,工程监理单位广州市地下铁道设计研究院黄沙物业发展项目监理部、北京建工集团有限公司广州黄沙项目经理部有关人员均在场察看,并对试验及试验后试件情况作了拍照。

试验过程正常。3个试件均能加载至预定最大试验荷载246.30KN,在达到预定最大试验荷载246.30KN时,千斤顶的油压仍相对稳定,钢筋的位移变化速率很小或相对稳定,钢筋的外拔变位很小,基本为试件面至千斤顶锚固钢筋夹具之间600mm一段的钢筋弹性变形量。为进一步了解混凝土对钢筋握裹力情况,试验人员继续对钢筋施加270.93KN荷载,3个试件的钢筋就形仍处于弹性变形状态,千斤顶的油压仍相对稳定,当要继续施加295.56KN时,出现外拔变位量增加而荷载施加不上情况,判定钢筋已出屈服而终止试验。

拆除试验设备后,对三个试件进行观察、检查,三个试件的钢筋均出现缩径,观察钢筋入混凝土块的根部处,均未发现由于钢筋外拔布产生沿钢周围的混凝土界面上的环形裂缝。

4试验数据处理

试件钢筋受各级拉拔荷载作用产生外拔位移的现场记录,经整下后列出3个试件钢筋位移数据。(试件编号按7天龄期试件编号顺序排列)

5试验数据分析

5.1钢筋受拉力荷载作用下位移测量段的理论伸长

钢筋埋入混凝土长度40mm,百分表安装在距混凝土面30mm处,钢筋实际测量长度为420mm;

钢筋为HRB400级钢,弹性模量E=2×105N/mm2;

钢筋直径为φ28,截面积A=615.75 mm2;

由弹性理论公式计算出钢筋在临界公称屈服荷载246.30KV拉力作用下的理论伸长:

假定钢筋未端锚固力大于钢筋的屈服荷载,当钢筋实际测量长度为430mm时的弹性理论伸长△L=0.86mm;

假定钢筋在混凝土内的锚固力大于钢筋的屈服荷载,而在临界公称屈服荷载246.30KN拉力作用下,钢筋实际测量长度为百分表安装在距混凝土面30mm处的弹性理论伸长△L=0.055MM。

本试验对三个试件钢筋外拔位移测读值,在临界公称屈服荷载246.30KN拉力作用下,其位移测量值在0.06mm——0.08mm之间,与弹性理论伸长计算值相近。且在实测临界屈服荷载270.93KN拉力作用下,三个试件钢筋受拉变形仍处在接近弹性变形状态。但在荷载270.93kN后,三个试件钢筋受拉变形已出现突变,荷载再无法加上,变形续增大,钢筋已出现屈服。由此计算出,该三个试件钢筋的屈服强度为440N/mm2。

5.2 试件握裹力强度

从上述三个试件的钢筋在拉拔荷载作用下的外拔移量及变化情况和试验后对试件检查的分析,可以确定在该三个试件混凝土对钢筋的握裹力Qs≥270.93KN。

握裹力强度。从上面所计算、分析的结果,三个试验龄期为28天试件,其混凝土对钢筋握裹力强度qs为:

qs≥Qs/A=270930N÷35185.84mm2=7.70N/mm2

结论

通过对3个由φ28 HRB400级带肋钢筋埋入C45混凝土试块的28天龄期的握裹力试验结果表明:混凝土试块对φ28 HRB400级带肋钢筋的握裹力Qs≥7.70N/mm2;带肋钢筋表面虽有氧化皮或局部发泡时,混凝土对带肋钢筋的握裹力没有影响。

作者身份证号码:440105198001112115