鋼筋與混凝土的粘結(jié)機理及影響因素研究

1、鋼筋與混凝土的粘結(jié)機理及影響因素研究姓名： 劉健平專業(yè)： 結(jié)構(gòu)工程學(xué)號：120130261一、粘結(jié)機理 1.光圓鋼筋的粘結(jié)機理 2.變形鋼筋的粘結(jié)機理二、影響因素 1.鋼筋直徑和表面形狀 2.混凝土的強度 3.配筋率 4.保護層厚度 5.混凝土澆筑方向 6.橫向配筋 7.鋼筋銹蝕度 8.其他因素目錄 鋼筋混凝土是由鋼筋與混凝土這兩種特性完全不同的材料組成，其作為一種非均質(zhì)的整體材料，必須保證鋼筋與混凝土之間有可靠的粘結(jié)和錨固。只有兩者之間有可靠地粘結(jié)，才能在鋼筋與混凝土交界面處實現(xiàn)應(yīng)力傳遞，從而建立起結(jié)構(gòu)承載所必須的工作應(yīng)力。 一、粘結(jié)機理 對鋼筋同混凝土間粘結(jié)機理的研究，一般借助拉拔實驗進行

2、。由于鋼筋表面形狀的不同，光圓鋼筋與變形鋼筋同混凝土間的極限粘結(jié)強度相差很大，并且粘結(jié)機理、鋼筋滑移量及破壞形態(tài)也各有不同。 1、光圓鋼筋的粘結(jié)機理 由于鋼筋同混凝土間的膠著強度很小，在小應(yīng)變下，就足以產(chǎn)生使膠著力失效的局部滑動。一旦出現(xiàn)相對滑移，鋼筋同混凝土脫開，粘結(jié)力就有摩擦咬合作用來承擔(dān)。在加載過程中，相對滑動由加載端逐步向自由端發(fā)展，膠著長度不斷變小，應(yīng)力峰值內(nèi)移，最終鋼筋被拔出，而混凝土一般不發(fā)生劈裂或破碎，呈剪切破壞形態(tài)。當(dāng)相對埋長較大，且混凝土強度較高時，鋼筋也可能在粘結(jié)破壞之前就已經(jīng)屈服。對光圓鋼筋，由于其化學(xué)膠著力很小，其粘結(jié)強度即取決于摩擦咬合作用。 雖然輕度的表面銹蝕有利

3、于增加鋼筋同混凝土間的摩擦力，但其增大作用也很有限；同時，光圓鋼筋表面的自然凹凸度很小，其機械咬合作用也不大，因此光圓鋼筋同混凝土間的粘結(jié)強度也較低，是其粘結(jié)的主要問題。 2、變形鋼筋的粘結(jié)機理 對變形鋼筋來說，其粘結(jié)性能同光圓鋼筋有很大區(qū)別，由于縱橫肋的存在，改變了鋼筋同混凝土間相互作用的方式，大大改善了粘結(jié)效用。雖然膠著力與摩擦力作用仍然存在，但變形鋼筋的粘結(jié)強度主要取決于橫肋同混凝土間的機械咬合作用。 二、 粘結(jié)強度的影響因素 粘結(jié)強度的主要影響因素可以歸納為如下幾點： 1、鋼筋直徑和表面形狀 由于鋼筋所受拉力與截面積成正比，粘結(jié)面積與截面周長成正比，分析可知相對粘結(jié)面積與鋼筋直徑成反比

4、。對于直徑較小的鋼筋，其相對粘結(jié)面積較大，與混凝土結(jié)合較好，產(chǎn)生的粘結(jié)強度也相應(yīng)較高。也就是說，粘結(jié)強度是隨著鋼筋直徑的增加而減小的，故在截面設(shè)計時，在滿足設(shè)計要求的情況下，應(yīng)盡量采用較小直徑的鋼筋。 鋼筋的外形對粘結(jié)強度的影響較大，在其他條件差別不大時，變形鋼筋的粘結(jié)強度要高于光圓鋼筋。且在給定滑移量的情況下，粘結(jié)應(yīng)力隨著變形鋼筋橫肋高度及傾斜角度的增加、肋間距的減小而增大。 2、混凝土的強度 當(dāng)混凝土的強度提高時，鋼筋同混凝土間的化學(xué)膠結(jié)力及機械咬合力也隨之增大，同時混凝土抗拉強度的提高也使得試件的內(nèi)裂和劈裂應(yīng)力增大，從而使得極限粘結(jié)強度提高，即粘結(jié)強度是隨著混凝土強度的增加而增大的。 3

5、、配筋率 對于配筋率較小的構(gòu)件，粘結(jié)作用對其荷載-撓度曲線的影響較小，鋼筋屈 服；對于配筋率較大的構(gòu)件，粘結(jié)作用主要對其荷載-撓度曲線的后期剛度影響較大，鋼筋不屈服。由此可知，對于配筋率較小的構(gòu)件，粘結(jié)作用的影響可以忽略，而對于配筋率較大的構(gòu)件，粘結(jié)作用影響構(gòu)件的受力性能，不能被忽略。 4、保護層厚度 保護層厚度對粘結(jié)強度的影響一般是通過相對保護層厚度來表示的。隨著c/d的增加，粘結(jié)強度與混凝土抗拉強度的比值增大，即粘結(jié)強度提高。但當(dāng)c/d大至一定程度時，粘結(jié)強度與混凝土抗拉強度的比值是趨于不變的。 5、混凝土澆筑方向 對于平位澆筑，即鋼筋為水平布置，混凝土澆筑方向為垂直向的情況，由于鋼筋下面的混凝土下沉及泌水，與鋼筋不能緊密接觸，故粘結(jié)強度降低。 6、橫向配筋 橫向配置鋼筋，可有效延緩徑向內(nèi)裂的發(fā)展、限制劈裂裂縫的開展，從而使粘結(jié)強度得以提高。因此，對于較大直徑鋼筋的錨固區(qū)段以及搭接長度范圍內(nèi)，均應(yīng)設(shè)置一定數(shù)量的橫向鋼筋，以提高構(gòu)件的粘結(jié)強度。 7、鋼筋銹蝕度 鋼筋輕度銹蝕情況下，由于銹蝕物向周圍混凝土滲透，從而加強了鋼筋和混凝土之間的粘結(jié)作用。但當(dāng)粘結(jié)強度增加至一定程度后，隨著鋼筋銹蝕程度的增加，粘