高性能湿接缝混凝土与钢筋粘结锚固性能的试验研究

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混凝土早强化、高性能化是道路桥梁拼宽湿接缝材料应用和发展必然趋势。在开放交通的情况下浇筑湿接缝能有效缓解封闭交通带来的社会压力。然而,目前国内外对高性能湿接缝混凝土与钢筋间的粘结性能研究不够全面,尤其是对粘结性能受车桥扰动的影响的研究更是有限。高性能混凝土与钢筋之间可靠的粘结性能以及抗扰动工艺是湿接缝材料、节点及结构体系安全性及耐久性的关键问题。因此,本文在课题组相关研究的基础上,对高性能湿接缝混凝土的短期工作性能及基本力学性能进行了进一步探究;通过一系列中心拉拔试验探究了不同比例复配胶凝材料体系及增韧镀铜钢纤维掺量对钢筋与混凝土粘结性能的影响及强度发展规律。通过统计得到的不同跨度和结构形式的桥梁实际振动结果,得到室内振动试验参数。在此基础上,研究了高性能混凝土在凝结硬化期承受不同振动工况持续扰动后,钢筋粘结性能退化规律,并初步建立了车桥扰动作用下的粘结-滑移本构关系。根据试验结果及理论分析,本文的主要研究内容及结论如下:(1)硅酸盐、硫铝酸盐混掺体系能缩短混凝土凝结硬化扰动期,并显著提高早期水化速率,从而实现早强效果。而镀铜钢纤维主要发挥桥接作用提高混凝土的抗压强度及弯曲韧性。(2)硫铝酸盐水泥能显著提升早期粘结性能。然而,硫铝酸盐水泥和氧化钙膨胀剂的过掺会降低基体力学性能,同时对于钢筋粘结性能存在不利作用。而掺入钢纤维能发挥桥接作用,限制基体在粘结区域的裂缝发育和扩张,从而大幅提升极限粘结强度、延缓弹性段因开裂引起的粘结刚度衰减。(3)早龄期车桥扰动对钢筋与混凝土粘结性能存在不利作用,且扰动损伤因子D与扰动频率、振幅呈现正相关关系。同时,由于基体具有一定的自愈合性能,其损伤因子从21.2%降低至10.4%。由于较高的早期和极限粘结强度,即使在开放交通条件下,高性能混凝土与钢筋粘结强度可以实现在短期内恢复正常交通的要求。(4)采用了流变学基本原理讨论了车桥扰动对钢筋粘结性能损伤影响机理。试验探究了硫铝酸盐水泥、氧化钙膨胀剂、钢纤维对提高抗扰动性能的可行性。提出了缩小脱空层、提高增韧抗裂性能、加强混凝土“自愈合”能力三种混凝土抗扰动措施。(5)提出了高性能湿接缝混凝土与钢筋粘结-滑移本构关系,并通过引入峰值质点速度建立了扰动后高性能混凝土与钢筋粘结-滑移本构关系,经验证,模型与试验曲线吻合良好。
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