带肋钢筋与灌浆料粘结性能试验研究

魏雨桐 袁炜航

(同济大学结构工程与防灾研究所，上海 200092)

0 引言

装配式建筑中，节点的可靠连接是保证工程质量的基础和关键，目前广泛采用灌浆连接。但国内对灌浆料与钢筋间的粘结滑移理论与试验探究远远落后于工程实际。本文进行13组39个构件的纯灌浆料试件的拉伸试验，探索保护层厚度、钢筋直径、锚固长度和配箍率对粘结滑移性能的影响。

1 试件制作

本文共设计13组试件，每组3个相同试件，典型的试件形式如图1所示。变化参数有保护层厚度c、[1,2]钢筋直径d[2,3]、钢筋锚固长度la和配箍率ρsv，如表1所示。

本试验采用HRB400月牙肋钢筋，使用上海环宇建筑工程材料公司生产的H40型灌浆料，劈裂抗拉强度、轴心抗压强度和抗折强度[4,5]分别为3.11 MPa,65.8 MPa和7.5 MPa。钢套筒由Q235B无缝钢管加工而成，屈服强度不小于235 MPa，抗拉强度375 MPa～500 MPa，断后伸长率不小于25%。

在万能试验机进行单向拉伸试验，参考相关文献[2][6],将加载方案定为：钢筋屈服前以100 N/s匀速加载,至110 kN(钢筋接近屈服)后，以0.3 mm/min位移控制至钢筋拉断或破坏。

表1 试件参数 mm

2 试验结果

试件破坏形式有灌浆料劈裂破坏、钢筋拔出破坏及钢筋拉断破坏。

2.1 保护层厚度(A组，B组对比)

绝对保护层厚度影响极限承载力[1]，相对保护层厚度(c/d)影响粘结强度。随灌浆料保护层厚度的增加，试件由钢筋屈服后劈裂破坏变为钢筋屈服后拔出破坏，故增大保护层厚度能有效增强试件的抗劈裂能力。试件极限承载力和粘结强度随相对保护层厚度增大而增大，但幅度较小。

图2为A组，B组试件典型τ—s曲线对比，各组试件的直线段粘结刚度接近，峰值滑移值很小，故保护层厚度对粘结滑移影响有限。

2.2 钢筋直径(A组,C组对比)

随钢筋直径增大，试件由钢筋屈服后拔出破坏变为钢筋屈服前劈裂破坏。钢筋直径增大，与灌浆料接触面积增加，机械咬合作用增强，故屈服强度和抗拉强度都提高。粘结强度随钢筋直径增大而降低。图3为A组,C组两组试件典型τ—s曲线的对比。各组直线段除C-3试件离散性较大外，其余试件粘结刚度基本相等，直线段峰值滑移值均很小，可见钢筋直径对粘结滑移影响不大。

2.3 锚固长度(A组，D组对比)

随着锚固长度增加，试件从钢筋拔出破坏变为劈裂或钢筋拉断破坏。极限承载能力随锚固长度增加先增加后下降。试件破坏不再取决于粘结性能，而是灌浆料的抗劈裂性能及钢筋抗拉强度。粘结强度随锚固长度增加而降低。图4为A组,D组试件典型τ—s曲线对比，试件τ—s曲线直线段—曲线段分界点和极限粘结强度随锚固长度增大而降低。锚固长度短的D-1和D-2组试件直线段粘结刚度比其余两组大，表明锚固长度短的试件，其抵抗滑移性能在粘结滑移曲线的直线阶段更强。

2.4 配箍率(B组,E组对比)

未配置箍筋的B-2组试件均为劈裂破坏，粘结性的充分发挥、极限承载力的离散性主要取决于试件(与灌浆料本身材性和浇筑质量均相关)的抗劈裂能力；配置箍筋的E组试件，破坏模式均为钢筋屈服后拔出，此时粘结能力能得到充分利用。随着配箍率的提升，试件极限承载力和粘结强度均增大。配箍率对粘结强度的影响有限，只要配箍率使试件不发生劈裂破坏即可，之后再增加箍筋效果不明显，故可考虑经济性。图5为B-2组,E组试件典型τ—s曲线的对比，配箍率增加，试件的τ—s曲线差距较小，直线—曲线段的分界值基本相同，表明配箍率对粘结滑移影响较小。各直线段粘结刚度接近，无明显随配箍率变化的趋势。

3 结语

本文探讨了保护层厚度、钢筋直径、钢筋锚固长度和配箍率对粘结性能的影响。

1)随相对保护层厚度增大，试件由钢筋屈服后劈裂破坏转为钢筋屈服后拔出破坏，极限承载力和粘结强度随之增大。分析不同保护层厚度下试件典型τ—s曲线。

2)随钢筋直径增大，试件由钢筋屈服后拔出破坏转为钢筋屈服前劈裂破坏。极限承载力会增大，但粘结强度却降低。钢筋直径对滑移段滑移性能影响较小。

3)随锚固长度增大，试件由钢筋拔出破坏转为灌浆料劈裂或钢筋拉断破坏。极限承载力随锚固长度增加先增大后减小，粘结强度始终减小。τ—s曲线直线段，锚固长度短的试件粘结刚度较大，抵抗滑移能力更强。

4)箍筋使得试件发生钢筋屈服后拔出破坏。极限承载力和粘结强度随配箍率提高而增大。配箍率对粘结滑移性能影响有限。