再生混凝土钢筋锚固性能分析

程东辉 何国玉 孙常海

(东北林业大学土木工程学院，黑龙江 哈尔滨 150040)

再生混凝土钢筋锚固性能分析

程东辉 何国玉 孙常海

(东北林业大学土木工程学院，黑龙江 哈尔滨 150040)

介绍了再生混凝土与钢筋间的粘结机理以及粘结滑移本构模型，对再生混凝土与钢筋粘结强度的影响因素进行阐述，并总结了再生混凝土与钢筋的粘结强度计算模型。

τ-s本构关系，粘结强度，再生混凝土

0 引言

随着建筑业的发展，建筑垃圾与日俱增，随之带来严重的环境污染和资源浪费。再生混凝土的出现不仅使上述问题迎刃而解，也可以节约大量天然骨料资源。为确保钢筋和混凝土可以共同受力，需要使钢筋与混凝土之间具有可靠的粘结强度。由于再生骨料表面附着大量水泥砂浆，导致钢筋与再生混凝土之间的粘结性能与普通混凝土存在差异。因此，对于再生混凝土钢筋锚固的深入研究具有重要意义。

1 粘结机理

王博等[1]通过拉拔试验探讨了化学胶着力、摩擦力和机械咬合力随拉拔力的变化规律如下：

1)当拉拔力较小时，钢筋与混凝土界面间的粘结力主要由化学胶着力提供；当拉拔力达到一定值时，化学胶着力丧失，机械咬合力和摩擦力开始发挥作用；

2)当拉拔力达到某一值前，摩擦力变化不大，当拉拔力超过该值后，摩擦力开始不断减小；

3)机械咬合力在开始发挥作用后不断增大，至拉拔力达到某一值后，机械咬合力不断减小。

2 研究现状

2.1粘结滑移本构模型

再生混凝土与钢筋间的粘结—滑移性能与普通混凝相似，在钢筋屈服之前，再生混凝土与钢筋间的粘结滑移曲线形状也与普通混凝土相似。众多学者通过阅读大量文献及对试验数据研究分析，得出再生混凝土与钢筋间的粘结—滑移本构关系如下：

1)同济大学的肖建庄等[2]通过拔出试验，研究了不同再生粗骨料取代率下光圆、变形钢筋的粘结滑移关系，并建议了粘结滑移本构关系的表达式：

其中，τu为粘结强度；su为对应于粘结强度时的滑移量；参数a,b可通过试验数据拟合得到。

2)李鹏程等[3]根据试验结果，拟合出再生混凝土与钢筋之间的τ-s关系表达式：

3)王博等[4]通过对τ-s曲线特征点分析，结合试验数据，拟合出不同阶段再生混凝土τ-s本构模型：

该模型中a,b均为回归确定的参数，结合试件破坏过程，该作者分析认为模型的第一段代表微滑段，第二段代表内裂滑段，第三段代表拔出破坏段。

2.2影响因素

2.2.1再生骨料取代率

肖建庄等[2]研究发现随着再生粗骨料取代率的增加，钢筋与再生混凝土之间粘结性能逐渐降低，而王晨霞等[5]发现粘结强度随取代率增加而升高；徐一凡等[6]通过拔出试验发现再生粗骨料取代率对再生混凝土粘结性能影响不明显。陈伟伟[7]通过研究发现当再生粗骨料取代率为60%时，再生混凝土与钢筋之间的粘结强度最大，较普通混凝土提高26%。再生骨料取代率对再生混凝土粘结性能的影响未取得一致规律，除再生骨料地域差异外，还应考虑再生骨料与天然骨料间的耦合作用。众学者对掺入再生细骨料对再生混凝土粘结性能的影响取得较一致结论，认为随着再生细骨料取代率的增加，再生混凝土粘结强度较低。

2.2.2其他因素

赵军[8]通过对钢筋与混凝土之间粘结性能影响因素研究发现，混凝土强度、钢筋类型、保护层厚度、锚固长度等因素对再生混凝土与普通混凝土的影响规律差异不大。钢筋与再生混凝土之间的粘结性能随着钢筋直径、抗拉强度、相对锚固长度的增加而减弱；随着相对保护层厚度的增大而增强。

2.3极限粘结强度及锚固长度

众学者通过梁式试验或中心拔出试验，改变再生混凝土中再生骨料取代率、混凝土强度、相对锚固长度及相对保护层厚度等因素，根据试验曲线特征并用数理统计方法统计回归出极限粘结强度的计算模型见表1。

目前国内外学者大多通过对试验数据进行分析拟合，得到再生混凝土强度计算模型。该种计算方法具有局限性，不能普遍应用在再生混凝土强度计算中。因此，建立一个考虑因素全面且方便适用的再生混凝土极限粘结强度计算模型具有十分重要的意义。

在锚固极限状态方程的基础上，根据钢筋混凝土材料和构件几何尺寸的统计参数，按照所确定的锚固强度可靠指标，可求得各种情况下所需的钢筋锚固长度。

表1 极限粘结强度的计算模型

3 结语

目前，国内外有关再生混凝土钢筋锚固的研究已取得大量研究成果，但是部分结果存在差异，再生混凝土粘结强度影响因素较多，且再生骨料微观机理复杂。目前尚缺乏广泛的再生混凝土粘结滑移本构关系及极限粘结强度计算模型，在未来研究中可进行深入探讨。

[1] 王 博,白国良,李 坚，等.钢筋与再生混凝土粘结应力分布的试验研究及理论分析[J].工业建筑,2012(4):10-14.

[2] 肖建庄,李丕胜,秦 薇.再生混凝土与钢筋间的粘结滑移性能[J].同济大学学报(自然科学版),2006(1):13-16.

[3] 李鹏程,彭有开,李 峰，等.再生粗骨料对钢筋混凝土之间粘结性能的影响[J].土木建筑与环境工程,2016(S1):6-12.

[4] 王 博,白国良.钢筋与再生混凝土黏结破坏过程的能量机制研究[J].混凝土,2011(2):32-35.

[5] 王晨霞,王 宇,李敬红，等.再生混凝土与锈蚀钢筋间的粘结性能试验研究[J].土木建筑与环境工程,2016(1):46-53.

[6] 徐一凡,孙伟民,郭樟根.再生混凝土与钢筋粘结性能的试验研究[J].特种结构,2012(3):81-84.

[7] 陈伟伟.再生混凝土粘结性能试验研究[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学,2007.

[8] 赵 军.再生混凝土粘结锚固性能的试验研究[D].南宁:广西大学,2008.

[9] 王 博,白国良,吴淑海，等.再生混凝土极限黏结强度及钢筋锚固长度取值研究[J].工业建筑,2013(8):59-63.

[10] 杨海峰.再生混凝土受压本构关系及其与钢筋间粘结滑移性能研究[D].南宁:广西大学,2012.

[11] Kim Y, Sim J, Park CI,et al. Mechanical Properties of recycled aggregate concrete with deformed steel re-bar [J].Mar S Technol,2012(3):49-51.

Onsurveyofanchorshipperformanceanalysisofrecycledconcrete

ChengDonghuiHeGuoyuSunChanghai

(CollegeofCivilEngineering,NortheastForestryUniversity,Harbin150040,China)

The bonding mechanism between recycled concrete and steel bar and the constitutive model of bond slip are introduced. The influencing factors of the bond strength between recycled concrete and steel bar are expounded, and the calculation model of bond strength between recycled concrete and steel bar is summarized.

bond-slip constitutive relation, bond strength, recycled concrete

1009-6825(2017)29-0054-02

2017-08-06

程东辉(1971- )，男，教授; 何国玉(1993- )，女，在读硕士； 孙常海(1993- )，男，在读硕士

TU375

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