【摘 要】
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预制装配式混凝土结构具有节能环保、生产周期快、节省劳动力等优势。目前该结构竖向构件一般采用灌浆套筒连接。但在实际工程中,此种连接方式容易出现灌浆料未完全填充而发生内部空间脱空的情况,从而造成灌浆料对钢筋的锚固性能降低,进而影响结构的整体性。微生物水泥因其流动性强、绿色环保等特点可为出现缺陷的灌浆套筒连接加固和修复提供了一种新的思路。本文为了研究微生物水泥灌浆锚固钢筋的力学性能,开展3组单一变量的试
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预制装配式混凝土结构具有节能环保、生产周期快、节省劳动力等优势。目前该结构竖向构件一般采用灌浆套筒连接。但在实际工程中,此种连接方式容易出现灌浆料未完全填充而发生内部空间脱空的情况,从而造成灌浆料对钢筋的锚固性能降低,进而影响结构的整体性。微生物水泥因其流动性强、绿色环保等特点可为出现缺陷的灌浆套筒连接加固和修复提供了一种新的思路。本文为了研究微生物水泥灌浆锚固钢筋的力学性能,开展3组单一变量的试验研究。试验参数包括不同钙源浓度（2 mol/L、1 mol/L、0.5 mol/L）、灌浆孔道空隙内填充不同的粒径介质（石英砂粒径为0～0.5 mm、0.5～1 mm、1～2 mm）以及不同外形钢筋（光圆钢筋和带肋钢筋）等。每轮灌浆完成后,都预留一组试件进行锚固钢筋拉拔承载力试验,除了记录钢筋表面碳酸钙沉积情况,还测试了钢筋的极限拉拔承载力、荷载-位移曲线和钢筋的应力-荷载曲线等。基于试验现象和数据整理,揭示了微生物水泥灌浆锚固钢筋的机理,并提出了承载力计算公式。本文的主要结论有:（1）灌浆循环轮数越多,碳酸钙在钢筋外表面上分布越均匀;受拉试件的破坏模式均为钢筋拔出破坏。（2）灌浆液钙源浓度越低,达到最佳锚固效果所需灌浆轮数越多,生成的碳酸钙沉淀越密实,对钢筋的锚固能力越强。其中钙源浓度为1 mol/L的试件,经过5轮灌浆,钢筋锚固拉拔承载力达到687.76 N,为对比组中的最大值。（3）灌浆孔道空隙内填充石英砂等介质后钢筋的锚固能力有大幅提升,其中介质粒径为0.5～1 mm的试件钢筋锚固力达到最大值18890 N。（4）带肋钢筋的锚固性能高于光圆钢筋的锚固性能。（5）孔道空隙内未填充介质试件的荷载-位移曲线达到极限承载力后塑性变形量大约为弹性阶段的3～4倍;孔道空隙内填充介质的试件达到极限承载力后表现出明显的应力软化现象。（6）从钢筋的应变-荷载曲线可知,在拉拔力作用下靠近灌浆口处的钢筋的锚固力首先发挥,钢筋锚固力是从张拉端逐步向远端传递的。基于试验数据揭示了微生物水泥灌浆锚固钢筋的机理:锚固钢筋在拔出过程中经历粘接阶段、滑移阶段和软化阶段三个阶段。随着受拉荷载不断增大,胶结力逐渐减弱和退化,碳酸钙与石英砂对钢筋的摩擦力逐渐被调动。在此基础上提出了微生物水泥灌浆锚固钢筋承载力计算公式。研究成果为微生物水泥灌浆锚固钢筋的应用提供理论支持。
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