鋼筋混凝土課件 鋼筋與混凝土的粘結(jié)性能.ppt

2.3鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)性能2.3.1粘結(jié)的意義鋼筋與混凝土間具有足夠的粘結(jié)是保證鋼筋與混凝土共同受力、變形的基本前提。粘結(jié)應(yīng)力通常是指鋼筋與混凝土界面間的剪應(yīng)力。,粘結(jié)的作用1、錨固粘結(jié),2、裂縫間粘結(jié),2.3.2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；機械咬合力。,當鋼筋與混凝土產(chǎn)生相對滑動后，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)。,對于光面鋼筋，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，機械咬合作用也不大。因此，光面鋼筋與混凝土的粘結(jié)強度是較低的。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)生較大的相對滑動。,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械咬合作用，從而大大增加了粘結(jié)強度。對與強度較高的鋼筋，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)強度使鋼筋的強度得以充分發(fā)揮。,變形鋼筋受力后，其凸出的肋對混凝土產(chǎn)生斜向擠壓力，其水平分力使鋼筋周圍的混凝土軸向受拉、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)部徑向裂縫。,當混凝土保護層和鋼筋間距較小時，徑向裂縫可發(fā)展達到構(gòu)件表面，產(chǎn)生劈裂裂縫，機械咬合作用將很快喪失，產(chǎn)生劈裂式粘結(jié)破壞。,在鋼筋周圍配置橫向鋼筋（箍筋或螺旋鋼筋）或增加混凝土的保護層厚度（c/d），可提高粘結(jié)強度。,如果鋼筋周圍的橫向鋼筋較多或混凝土的保護層（c/d）較大，徑向裂縫很難發(fā)展達到構(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)強度的上限。,2.3.3粘結(jié)強度BondStrength,拔出試驗Pullouttest,粘結(jié)強度t：粘結(jié)破壞（鋼筋拔出或混凝土劈裂）時鋼筋與混凝土界面上的最大平均粘結(jié)應(yīng)力,2.3.4影響粘結(jié)強度的主要因素Influencefactors,1.混凝土強度混凝土保護層厚度鋼筋間距橫向鋼筋受力情況鋼筋位置鋼筋表面形狀,混凝土強度：光面鋼筋和變形鋼筋的粘結(jié)強度均隨混凝土強度的提高而增加，但并不與立方體強度fcu成正比，而與抗拉強度ft成正比。,保護層厚度和鋼筋凈間距：對于變形鋼筋，粘結(jié)強度主要取決于劈裂破壞。因此相對保護層厚度c/d越大，混凝土抵抗劈裂破壞的能力也越大，粘結(jié)強度越高。當c/d很大時，若錨固長度不夠，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)強度也越高。,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)強度得到提高。由于劈裂裂縫是順鋼筋方向產(chǎn)生的，其對鋼筋銹蝕的影響比受彎垂直裂縫更大，將嚴重降低構(gòu)件的耐久性。因此應(yīng)保證不使徑向裂縫到達構(gòu)件表面形成劈裂裂縫。所以，保護層應(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。因此對于直徑較大鋼筋的錨固區(qū)和搭接長度范圍，均應(yīng)增加橫向鋼筋。當一排并列鋼筋的數(shù)量較多時，也應(yīng)考慮增加橫向鋼筋來控制劈裂裂縫的發(fā)生。,受力情況：在錨固范圍內(nèi)存在側(cè)壓力可提高粘結(jié)強度剪力產(chǎn)生的斜裂縫則會使錨固鋼筋受到銷栓作用而降低粘結(jié)強度受壓鋼筋由于直徑增大會增加對混凝土的擠壓，從而使摩擦作用增加受反復(fù)荷載作用的鋼筋，肋前后的混凝土均會被擠碎，導(dǎo)致咬合作用降低,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，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：光面鋼筋表面凹凸較小，機械咬合作用小，粘結(jié)強度低。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，對于直徑較大的變形鋼筋，肋的相對受力面積減小，粘結(jié)強度也有所減小。此外，當鋼筋表面為防止銹蝕涂環(huán)氧樹脂時，鋼筋表面較為光滑，粘結(jié)強度也將有所降低。,2.3.5鋼筋的錨固與搭接一、保證粘結(jié)的構(gòu)造措施規(guī)范采用不進行粘結(jié)計算，用構(gòu)造措施來保證混凝土與鋼筋粘結(jié)的方法。有以下幾個方面：1.對不同等級混凝土和鋼筋，要保證最小搭接長度和錨固長度；2.必須滿足鋼筋最小間距和混凝土保護層厚度的要求；3.在鋼筋的搭接接頭范圍內(nèi)應(yīng)加密箍筋；4.鋼筋端部應(yīng)設(shè)置彎鉤。此外：合理澆筑混凝土；正確對待鋼筋的銹蝕。,二、基本錨固長度規(guī)范是以拔出試驗為基礎(chǔ)確定基本錨固長度的。取粘結(jié)強度tu與混凝土抗拉強度ft成正比，并根據(jù)試驗結(jié)果，取鋼筋受拉時的基本錨固長度為，,構(gòu)件中鋼筋的實際錨固長度應(yīng)根據(jù)鋼筋的受力情況、保護層厚度、鋼筋形式等的影響，采用基本錨固長度la乘以以下修正系數(shù)，并不小于最小錨固長度，也不小于0.7la和250mm。,當受拉鋼筋采用并筋形式時，由于其表面積減小，計算其基本錨固長度時應(yīng)采用并筋的等效直徑de（雙并筋de=1.4d，三并筋de=1.7d）；當月牙肋鋼筋錨固區(qū)混凝土保護層厚度大于2d時，錨固長度可乘以保護層修正系數(shù)，但對位于構(gòu)件頂面混凝土中的水平鋼筋，不進行保護層厚度修正。,當月牙肋鋼筋末端采用圖示機械錨固措施時，錨固長度可乘以機械錨固修正系數(shù)0.7。,受壓鋼筋的錨固長度不宜小于受拉鋼筋錨固長度的0.7倍；當錨固鋼筋在混凝土施工過程中易受擾動時（如滑模施工），錨固長度應(yīng)乘以施工擾動系數(shù)1.1；除構(gòu)造需要的錨固長度外，當受力鋼筋的實際配筋面積大于其設(shè)計計算面積時，錨固長度可乘以設(shè)計計算面積與實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度。承受動力荷載和按抗震設(shè)計的結(jié)構(gòu)，不考慮配筋余量修正系數(shù)。,三、鋼筋的搭接試驗表明，影響搭接區(qū)段的粘結(jié)強度tu的因素與拔出試驗的粘結(jié)強度基本相同，但由于鋼筋凈間距的減