鋼筋混凝土鋼筋與混凝土的粘結(jié)性能PPT學(xué)習(xí)教案

1、鋼筋混凝土鋼筋與混凝土的粘結(jié)性能粘結(jié)的作用粘結(jié)的作用1 1、錨固粘結(jié)laM 圖Mmax鋼筋截?cái)嗔褐?jié)點(diǎn)柱腳第1頁(yè)/共20頁(yè)2 2、裂縫間粘結(jié)第2頁(yè)/共20頁(yè)2.3.2 粘結(jié)力的組成粘結(jié)力的組成鋼筋與混凝土的粘結(jié)作用由三部分組成：混凝土中水泥膠體與鋼筋表面的膠結(jié)力；混凝土因收縮將鋼筋握緊而產(chǎn)生的鋼筋與混凝土間的摩擦力；機(jī)械咬合力。當(dāng)鋼筋與混凝土產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)后，膠結(jié)作用即喪失。摩擦力的大小取決于握裹力和鋼筋與混凝土表面的摩擦系數(shù)。第3頁(yè)/共20頁(yè) 對(duì)于光面鋼筋，表面輕度銹蝕有利于增加摩擦力，但摩擦作用也很有限。由于光面鋼筋表面的自然凹凸程度很小，機(jī)械咬合作用也不大。因此，光面鋼筋與混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度

2、是較低的。為保證光面鋼筋的錨固，通常需在鋼筋端部彎鉤、彎折或加焊短鋼筋以阻止鋼筋與混凝土間產(chǎn)生較大的相對(duì)滑動(dòng)。1355dD=4d(級(jí)鋼筋)5d(級(jí)鋼筋)5ddd5ddd第4頁(yè)/共20頁(yè)將鋼筋表面軋制出肋形成帶肋鋼筋，即變形鋼筋，可顯著增加鋼筋與混凝土的機(jī)械咬合作用，從而大大增加了粘結(jié)強(qiáng)度。對(duì)與強(qiáng)度較高的鋼筋，均需作成變形鋼筋，以保證鋼筋與混凝土間具有足夠的粘結(jié)強(qiáng)度使鋼筋的強(qiáng)度得以充分發(fā)揮。第5頁(yè)/共20頁(yè)變形鋼筋受力后，其凸出的肋對(duì)混凝土產(chǎn)生斜向擠壓力，其水平分力使鋼筋周?chē)幕炷凛S向受拉、受剪，徑向分力使混凝土產(chǎn)生環(huán)向拉力。軸向拉力和剪力使混凝土產(chǎn)生內(nèi)部斜向錐形裂縫，環(huán)向拉力使混凝土產(chǎn)生內(nèi)部

3、徑向裂縫。第6頁(yè)/共20頁(yè) 當(dāng)混凝土保護(hù)層和鋼筋間距較小時(shí)，徑向裂縫可發(fā)展達(dá)到構(gòu)件表面，產(chǎn)生劈裂裂縫，機(jī)械咬合作用將很快喪失，產(chǎn)生劈裂式粘結(jié)破壞。在鋼筋周?chē)渲脵M向鋼筋（箍筋或螺旋鋼筋）或增加混凝土的保護(hù)層厚度（c/d），可提高粘結(jié)強(qiáng)度。第7頁(yè)/共20頁(yè)鋼筋如果鋼筋周?chē)臋M向鋼筋較多或混凝土的保護(hù)層（c/dc/d）較大，徑向裂縫很難發(fā)展達(dá)到構(gòu)件表面，則肋前部的混凝土在水平分力和剪力作用下最終將被擠碎，發(fā)生沿肋外徑圓柱面的剪切破壞，形成所謂的“刮梨式”破壞，“刮梨式”破壞是變形鋼筋與混凝土粘結(jié)強(qiáng)度的上限。第8頁(yè)/共20頁(yè)2.3.3 粘結(jié)強(qiáng)度粘結(jié)強(qiáng)度 Bond Strength dlN拔出試驗(yàn) P

4、ull out test粘結(jié)強(qiáng)度 ：粘結(jié)破壞（鋼筋拔出或混凝土劈裂）時(shí)鋼筋與混凝土界面上的最大平均粘結(jié)應(yīng)力第9頁(yè)/共20頁(yè)2.3.4 影響粘結(jié)強(qiáng)度的主要因素影響粘結(jié)強(qiáng)度的主要因素 Influence factors1. 混凝土強(qiáng)度2.混凝土保護(hù)層厚度3.鋼筋間距4. 橫向鋼筋5.受力情況6.鋼筋位置7.鋼筋表面形狀第10頁(yè)/共20頁(yè) 混凝土強(qiáng)度：光面鋼筋和變形鋼筋的粘結(jié)強(qiáng)度均隨混凝土強(qiáng)度的提高而增加，但并不與立方體強(qiáng)度f(wàn)cu成正比，而與抗拉強(qiáng)度 ft 成正比。保護(hù)層厚度和鋼筋凈間距：對(duì)于變形鋼筋，粘結(jié)強(qiáng)度主要取決于劈裂破壞。因此相對(duì)保護(hù)層厚度c/d 越大，混凝土抵抗劈裂破壞的能力也越大，粘結(jié)強(qiáng)

5、度越高。當(dāng)c/d 很大時(shí)，若錨固長(zhǎng)度不夠，則產(chǎn)生剪切“刮梨式”破壞。同理，鋼筋凈距s與鋼筋直徑d 的比值s/d 越大，粘結(jié)強(qiáng)度也越高。第11頁(yè)/共20頁(yè)橫向配筋：橫向鋼筋的存在限制了徑向裂縫的發(fā)展，使粘結(jié)強(qiáng)度得到提高。 由于劈裂裂縫是順?shù)摻罘较虍a(chǎn)生的，其對(duì)鋼筋銹蝕的影響比受彎垂直裂縫更大，將嚴(yán)重降低構(gòu)件的耐久性。 因此應(yīng)保證不使徑向裂縫到達(dá)構(gòu)件表面形成劈裂裂縫。所以，保護(hù)層應(yīng)具有一定的厚度，鋼筋凈距也應(yīng)保證。 配置橫向鋼筋可以阻止徑向裂縫的發(fā)展。因此對(duì)于直徑較大鋼筋的錨固區(qū)和搭接長(zhǎng)度范圍，均應(yīng)增加橫向鋼筋。 當(dāng)一排并列鋼筋的數(shù)量較多時(shí)，也應(yīng)考慮增加橫向鋼筋來(lái)控制劈裂裂縫的發(fā)生。第12頁(yè)/共20

6、頁(yè)受力情況受力情況： 在錨固范圍內(nèi)存在在錨固范圍內(nèi)存在側(cè)壓力側(cè)壓力可提高粘結(jié)強(qiáng)度可提高粘結(jié)強(qiáng)度 剪力產(chǎn)生的斜裂縫剪力產(chǎn)生的斜裂縫則會(huì)使錨固鋼筋受到銷(xiāo)栓作用而降低則會(huì)使錨固鋼筋受到銷(xiāo)栓作用而降低粘結(jié)強(qiáng)度粘結(jié)強(qiáng)度 受壓鋼筋由于直徑增大會(huì)增加對(duì)混凝土的擠壓受壓鋼筋由于直徑增大會(huì)增加對(duì)混凝土的擠壓，從而使，從而使摩擦作用增加摩擦作用增加 受反復(fù)荷載作用的鋼筋受反復(fù)荷載作用的鋼筋，肋前后的混凝土均會(huì)被擠碎，肋前后的混凝土均會(huì)被擠碎，導(dǎo)致咬合作用降低導(dǎo)致咬合作用降低第13頁(yè)/共20頁(yè)鋼筋位置鋼筋位置： 鋼筋底面的混凝土出現(xiàn)沉淀收縮和離析泌水，氣泡溢出，鋼筋底面的混凝土出現(xiàn)沉淀收縮和離析泌水，氣泡溢出，是兩

7、者間產(chǎn)生酥松空隙層，削弱粘結(jié)作用。是兩者間產(chǎn)生酥松空隙層，削弱粘結(jié)作用。鋼筋表面和外形特征鋼筋表面和外形特征： 光面鋼筋表面凹凸較小，機(jī)械咬合作用小，粘結(jié)強(qiáng)度低。光面鋼筋表面凹凸較小，機(jī)械咬合作用小，粘結(jié)強(qiáng)度低。 變形鋼筋螺紋肋優(yōu)于月牙肋變形鋼筋螺紋肋優(yōu)于月牙肋 由于變形鋼筋的外形參數(shù)不隨直徑成比例變化由于變形鋼筋的外形參數(shù)不隨直徑成比例變化，對(duì)于直徑，對(duì)于直徑較大的變形鋼筋，肋的相對(duì)受力面積減小，粘結(jié)強(qiáng)度也有較大的變形鋼筋，肋的相對(duì)受力面積減小，粘結(jié)強(qiáng)度也有所減小。所減小。 此外，當(dāng)鋼筋表面為防止銹蝕涂環(huán)氧樹(shù)脂時(shí)，鋼筋表面較此外，當(dāng)鋼筋表面為防止銹蝕涂環(huán)氧樹(shù)脂時(shí)，鋼筋表面較為光滑，粘結(jié)強(qiáng)度也

8、將有所降低。為光滑，粘結(jié)強(qiáng)度也將有所降低。第14頁(yè)/共20頁(yè)2.3.5 鋼筋的錨固與搭接鋼筋的錨固與搭接一、保證粘結(jié)的構(gòu)造措施一、保證粘結(jié)的構(gòu)造措施 規(guī)范規(guī)范采用不進(jìn)行粘結(jié)計(jì)算，用構(gòu)造措施來(lái)保證混凝采用不進(jìn)行粘結(jié)計(jì)算，用構(gòu)造措施來(lái)保證混凝土與鋼筋粘結(jié)的方法。有以下幾個(gè)方面：土與鋼筋粘結(jié)的方法。有以下幾個(gè)方面： 1.對(duì)不同等級(jí)混凝土和鋼筋，要保證最小搭接長(zhǎng)度和錨對(duì)不同等級(jí)混凝土和鋼筋，要保證最小搭接長(zhǎng)度和錨 固長(zhǎng)度；固長(zhǎng)度； 2.必須滿足鋼筋最小間距和混凝土保護(hù)層厚度的要求；必須滿足鋼筋最小間距和混凝土保護(hù)層厚度的要求； 3.在鋼筋的搭接接頭范圍內(nèi)應(yīng)加密箍筋；在鋼筋的搭接接頭范圍內(nèi)應(yīng)加密箍筋；

9、4.鋼筋端部應(yīng)設(shè)置彎鉤。鋼筋端部應(yīng)設(shè)置彎鉤。 此外：此外： 合理澆筑混凝土；正確對(duì)待鋼筋的銹蝕。合理澆筑混凝土；正確對(duì)待鋼筋的銹蝕。第15頁(yè)/共20頁(yè)二、基本錨固長(zhǎng)度 規(guī)范是以拔出試驗(yàn)為基礎(chǔ)確定基本錨固長(zhǎng)度的。取粘結(jié)強(qiáng)度 u與混凝土抗拉強(qiáng)度 ft 成正比，并根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，取鋼筋受拉時(shí)的基本錨固長(zhǎng)度為，dffltya表 7-1 錨固鋼筋的外形系數(shù)鋼筋類(lèi)型光面鋼筋帶肋鋼筋三面刻痕鋼絲螺旋肋鋼絲三股鋼絞線七股鋼絞線鋼筋外形系數(shù)0.160.140.190.130.160.17注：1、光面鋼筋系指 HPB235 級(jí)熱軋鋼筋；帶肋鋼筋系指 HRB335、HRB400、RRB400級(jí)熱軋鋼筋及熱處理鋼筋第1

10、6頁(yè)/共20頁(yè) 構(gòu)件中鋼筋的實(shí)際錨固長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)鋼筋的受力情況、保護(hù)層厚度、鋼筋形式等的影響，采用基本錨固長(zhǎng)度la乘以以下修正系數(shù)，并不小于最小錨固長(zhǎng)度，也不小于0.7la和250mm。錨固鋼筋的保護(hù)層厚度修正系數(shù)保護(hù)層厚度2d3d4d5d修正系數(shù)0.90.80.750.7當(dāng)受拉鋼筋采用并筋形式時(shí)，由于其表面積減小，計(jì)算其基本錨固長(zhǎng)度時(shí)應(yīng)采用并筋的等效直徑de（雙并筋de=1.4d，三并筋de=1.7d）；當(dāng)月牙肋鋼筋錨固區(qū)混凝土保護(hù)層厚度大于2d時(shí)，錨固長(zhǎng)度可乘以保護(hù)層修正系數(shù)，但對(duì)位于構(gòu)件頂面混凝土中的水平鋼筋，不進(jìn)行保護(hù)層厚度修正。受拉鋼筋的最小錨固長(zhǎng)度(mm)鋼筋類(lèi)型光面鋼筋帶肋鋼筋三面

11、刻痕鋼絲螺旋肋鋼絲三股鋼絞線七股鋼絞線最小錨固長(zhǎng)度20d25d100d80d90d100d第17頁(yè)/共20頁(yè)當(dāng)月牙肋鋼筋末端采用圖示機(jī)械錨固措施時(shí)，錨固長(zhǎng)度可乘以機(jī)械錨固修正系數(shù)0.7。1355dD=4d(級(jí)鋼筋)5d(級(jí)鋼筋)5ddd5ddd受壓鋼筋的錨固長(zhǎng)度不宜小于受拉鋼筋錨固長(zhǎng)度的0.7倍；當(dāng)錨固鋼筋在混凝土施工過(guò)程中易受擾動(dòng)時(shí)（如滑模施工），錨固長(zhǎng)度應(yīng)乘以施工擾動(dòng)系數(shù)1.1；除構(gòu)造需要的錨固長(zhǎng)度外，當(dāng)受力鋼筋的實(shí)際配筋面積大于其設(shè)計(jì)計(jì)算面積時(shí)，錨固長(zhǎng)度可乘以設(shè)計(jì)計(jì)算面積與實(shí)際配筋面積比值的配筋余量修正系數(shù)，但不得小于最小錨固長(zhǎng)度。承受動(dòng)力荷載和按抗震設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)，不考慮配筋余量修正系數(shù)。第18頁(yè)/共20頁(yè)三、鋼筋的搭接試驗(yàn)表明，影響搭接區(qū)段的粘結(jié)強(qiáng)度 u的因素與拔出試驗(yàn)的粘結(jié)強(qiáng)度基本相同，但由于鋼筋凈間距的