玄武岩纤维混凝土与钢筋粘结锚固性能试验与分析

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玄武岩纤维混凝土(Basalt Fiber Reinforced Concrete, BFRC),以混凝土作为基体,掺入玄武岩纤维,充分发挥两种材料的优势,很大程度上改善混凝土抗拉性能低、易开裂、耐腐蚀性差等不足,起到增强增韧、延长寿命等作用,因此对BFRC的研究具有重要的理论与实际意义。目前,国内外关于混凝土与钢筋的粘结锚固性能已做了大量研究,对BFRC的研究主要涉及力学性能、耐久性等方面,但对于BFRC与钢筋粘结锚固性能的文献尚报道较少,为了弥补BFRC研究的空缺,拓宽BFRC的理论研究与工程实际应用,本文对BFRC与钢筋粘结锚固性能进行了部分探索工作。为了研究玄武岩纤维混凝土(BFRC)与钢筋粘结锚固性能,以玄武岩纤维掺量、纤维长度、混凝土强度、相对保护层厚度、钢筋表面特征为参数,对18个中心拔出试件和9个梁式试件进行加载试验,以探索参数改变对BFRC与钢筋粘结锚固性能的影响。试验结果表明,随着玄武岩纤维的掺入,钢筋与混凝土粘结锚固性能未表现出有利影响,极限粘结强度有所降低;掺入长度为25mm的纤维混凝土较掺入15mm的纤维混凝土与钢筋的极限粘结强度表现为上升趋势;混凝土强度的提高,有利于改善玄武岩纤维混凝土与钢筋粘结锚固性能,相对保护层厚度对粘结锚固性能影响不大。锚固钢筋的应变曲线整体呈下凹形,沿锚固长度逐渐递减;粘结应力沿锚固长度呈多峰曲线。基于试验数据,建立了玄武岩纤维混凝土与钢筋粘结应力-滑移本构关系。应用ABAQUS对4组中心拔出试件进行了有限元数值模拟分析,以研究混凝土强度、钢筋直径对粘结性能的影响。分析结果表明,粘结强度模拟值与试验值有较好的一致性,其结果也与理论分析相符,钢筋应变、粘结应力沿锚固长度分布的模拟值也与试验值具有相似的规律。
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