改善钢筋与混凝土黏结效果的措施研究

2016-12-27谢会杰赵华营

现代食品 2016年10期

关键词：钢纤维施工单位裂纹

◎ 王宁，谢会杰，赵华营

（中粮工程科技（郑州）有限公司，河南郑州 450053）

改善钢筋与混凝土黏结效果的措施研究

◎ 王宁，谢会杰，赵华营

（中粮工程科技（郑州）有限公司，河南郑州 450053）

良好的黏结效果是钢筋混凝土构件正常工作的基础，本文从钢筋与混凝土黏结机理及影响因素入手，提出施工过程中改善黏结效果的措施，并以某框架结构为例，验证措施的可行性。

钢筋混凝土；黏结结果；滑移；框架结构

钢筋有良好的受拉和受压能力，混凝土有良好的受压能力，因此两者可实现优势互补，共同工作。钢筋和混凝土间存在的化学吸附力、机械咬合力等黏结力使两者形成整体，共同受力、共同变形，钢筋和混凝土的温度线膨胀系数接近，其中钢筋为1.2×10-5/℃，混凝土为1.0×10-5/℃，不会引起显著的温度应力。混凝土呈弱碱性，可有效防止钢筋锈蚀，进而保证结构的耐久性。实践证明钢筋与混凝土黏结效果受材料、施工工艺等因素的制约，一旦黏结失效，将会造成严重后果，本文研究表明，在施工过程中采取有效措施改善黏结效果能够事半功倍，并在某框架结构中进行验证。

1 钢筋和混凝土黏结机理[1,2]

一般通过拉拔实验研究钢筋与混凝土间黏结机理。光圆钢筋和变形钢筋同混凝土间的极限黏结强度相差很大，且黏结机理、钢筋滑移量和破坏形态也各有不同。

（1）光圆钢筋的黏结机理。由于钢筋同混凝土间黏结强度很小，在较小钢筋应变下即可产生局部滑动，一旦钢筋同混凝土脱开，黏结力就由摩擦咬合作用承担。在加载过程中，相对滑动由加载端逐步向自由端发展，胶着长度不断变小，应力峰值内移，最终钢筋被拔出，而混凝土一般不发生劈裂或破碎，呈剪切破坏形态。当相对埋长（钢筋埋长La同直径d之比）较大且混凝土强度较高时，钢筋也可能在黏结破坏前就已经屈服。

（2）变形钢筋的黏结机理。变形钢筋纵横肋的存在，改变了钢筋与混凝土相互作用的方式，大大改善了黏结效用。虽然胶着力与摩擦力作用仍存在，但变形钢筋的黏结强度主要取决于横肋同混凝土间的机械咬合作用。由变形钢筋的拔出实验可知，其受力变形过程可分为5个阶段，见表1。

表1 变形钢筋拉拔实验结果分析表

2 钢筋与混凝土黏结效果影响因素

钢筋与混凝土黏结效果受到材料选择、施工工艺、现场管理和构件所处环境等诸多因素的影响，如图1所示。

图1 钢筋与混凝土黏结失效影响因素示意图

3 钢筋与混凝土黏结效果改善措施

（1）工程概况。某工程为8层框架结构住宅楼，占地面积约1 000 m2，建筑面积约8 000 m2，底层层高3.6 m，其他层层高3 m，室内外高差-0.6 m。框架梁、柱、屋面板、楼面板均为现浇钢筋混凝土结构，考虑抗震设防要求。施工时正值夏季，高温多雨且温差较大，商品混凝土、钢筋等原材料均根据图纸和合同的要求进行选择。

（2）钢筋与混凝土黏结效果不佳引发的问题。①局部出现微裂纹。2层板局部区域出现沿钢筋方向断续的微裂纹，宽度在观测期内变化量可忽略，但出现锈点。分析原因：钢筋与混凝土黏结不密实，施工环境温度高，现场温控措施执行效果欠佳，导致混凝土出现收缩裂缝，钢筋出现一定程度的锈蚀。②部分构件强度检测结果不均匀。施工单位质量自检时发现部分梁的强度值不均匀，底部强度值大于两侧强度值，但整体强度符合要求。分析原因：混凝土因自重下沉，导致底部密实度较高，钢筋与混凝土黏结效果比两侧好，强度也较高。

以上两种不良后果是在施工过程中发现的，实践证明使用过程中如果钢筋和混凝土黏结效果不佳，还会导致钢筋与混凝土出现相对滑移，加速构件破坏[3]，降低混凝土对钢筋的保护作用造成钢筋锈蚀等更为严重的后果。

（3）工程对策。①掺加哑铃型钢纤维[4]。由施工单位提出，监理单位与建设单位共同审核通过，设计单位进行设计变更，将混凝土+钢筋变更为钢纤维混凝土+钢筋，材料中掺加哑铃型钢纤维，体积分数为0%～0.5%，钢纤维选材应就地取材，技术指标符合工程要求，其他配合比不发生变化，改善混凝土质量和对钢筋的保护效果。②有效控制钢筋锈蚀。实践证明锈蚀初期（混凝土保护层未胀裂）对改善钢筋与混凝土黏结效果有利，一旦保护层胀裂，两者黏结性能慢慢衰退，加速构件破坏[5]。工程施工环境复杂，高温多雨，钢筋易发生锈蚀，施工单位主动加强钢筋储存、加工、钢筋笼成品保护等环节的控制措施，制定并落实事前定预案、事中抓落实、事后勤总结的工作制度，做到“三定”（定施工工人、定施工工艺、定质检人员）控制钢筋锈蚀。③严格控制钢筋位置。根据建筑工程图纸准确定位钢筋是施工单位的基本义务，但施工过程中总存在误差，钢筋工程质量验收和混凝土浇筑等环节易使钢筋发生变形和跑位。施工单位采用加强钢筋工程技术交底、规范设置马凳筋、质量验收前设置临时马道、浇筑混凝土时安排钢筋工看筋（及时将变形、移位的钢筋调直、回位）、浇筑混凝土时严禁混凝土直接倾倒在钢筋上等措施，控制钢筋位置和钢筋间距。④严格控制混凝土浇筑工艺和养护质量。高温多雨且湿度较大十分不利于混凝土浇筑，温度应力和温度裂缝会削弱钢筋与混凝土的黏结效果，同时应避免暴雨时浇筑混凝土。施工单位充分考虑各种不利因素，提出“以工程质量为纲，不盲目追求工程进度”的原则。采用科学增加施工段、分段分层浇筑、增加钢纤维混凝土搅拌时间、调整高温时段施工时间、冰水混合物替代拌合用水、浇筑体温度实时控制（及时发现温度异常并处理）、钢纤维混凝土采用二次振捣工艺、混凝土节水养生膜养护、延长养护时间等措施提高钢筋与混凝土黏结效果，减少温度应力的不利影响。⑤及时修补微裂纹。前期出现的微裂纹施工单位及时向监理单位反映，与监理单位共同制定修补办法。本工程中出现微裂纹宽度均为0.3 mm以下，采用压力灌浆法。由上往下注浆，水平缝从一端到另一端逐个注浆，采用二次注浆工艺，严格控制注浆量和注浆时间间隔，确保浆液充满微裂纹。

4 结语

钢筋与混凝土黏结效果是钢筋混凝土构件安全工作的基础，也是实现其耐久性的保障，应引起建筑各参与单位的重视。本工程施工单位通过实施以上措施，有效提高工程质量，后期质检过程中发现构件强度有明显提高，微裂纹几乎没有增加，大大提高钢筋与混凝土黏结强度。虽然工程建设费用有一定增加，但施工单位通过后期有效的进度控制实现提前竣工，减少了建设单位的支出，得到建设单位的理解。

[1]陈玺文.钢筋混凝土黏结性能有限元分析[D].天津：天津大学，2010.

[2]管品武，孟会英，李丽.钢筋与混凝土间黏结锚固性能及黏结作用机理[J].郑州工业大学学报，2001（9）：65-66.

[3]赵政，蒋德稳．锈蚀钢筋与混凝土黏结性能研究现状[J].淮海工学院学报：自然科学版，2014（3）：58-62.

[4]秦鸿根，刘斯凤，孙伟，等.钢纤维掺量和类型对混凝土性能的影响[J].建筑材料学报，2003（4）：363-368.

[5]徐港，王青.锈蚀钢筋与混凝土黏结性能研究进展[J].混凝土，2006（5）：13-16.

Research on the Measures to Strengthen the Bonding Result of Steel and Concrete

Wang Ning, Xie Huijie, Zhao Huaying
(COFCO Engineering and Technology (Zhengzhou) Co., Ltd, Zhengzhou 450053)

Good adhesion is the basis of the normal work of the reinforced concrete components. This paper starts from the mechanism and influence factors of the bonding between reinforcement and concrete components, advises measures to strengthen the bonding result of steel and concrete. The measures were conducted on the frame structure, the results proves the measures are feasible.

Reinforced concrete; Bonding result; Slippage; Frame structure