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缓粘结预应力钢绞线与混凝土粘结性能试验研究

作者: 奕星SEO 分类: 新闻动态 发布时间: 2019-05-07 17:23 阅读量:

缓粘结预应力钢绞线与混凝土粘结性能试验研究

引言

缓粘结预应力技术是在吸取无粘结预应力施工方便和有粘结预应力粘结锚固性能好的优点基础上形成的一种预应力混凝土技术,日本已经将缓粘结预应力技术广泛应用于桥梁等各种混凝土结构中

[1]。该技术在我国的研究越来越深入,其应用也越来越广泛

[2],2009年被评为住房和城乡建设部推广新技术。缓粘结预应力技术的关键是缓粘结预应力钢绞线,其构造见图1,由钢绞线、外包护套和填充在内部的缓粘结粘合剂组成,外包护套表面有一定高度的横肋,因此,缓粘结预应力钢绞线区别于无粘结预应力钢绞线的关键是缓粘结粘合剂与外包护套的横肋。缓粘结粘合剂在早期具有一定的润滑性,保证钢绞线可以在护套内滑动,类似无粘结预应力钢绞线; 到规定的时间,缓粘结粘合剂逐渐固化并达到一定的强度,粘合剂与钢绞线粘为一体,通过外包护套的横肋与混凝土锚固。缓粘结预应力钢绞线与混凝土之间有可靠的粘结力,因此,缓粘结预应力混凝土具有比无粘结预应力混凝土更好的延性,可以用于混凝土框架梁中参与抗震。但是,目前对于缓粘结预应力钢绞线与混凝土之间的粘结性能多是定性的认识,试验研究较少,东南大学对无横肋的光圆的缓粘结预应力钢绞线粘结锚固性能进行了试验

[3],测得的粘结强度很小,仅为 1. 25MPa; 上海建筑科学研究院利用日本提供的有横肋的缓粘结预应力钢绞线进行了粘结锚固试验

[4],测 得 的 强 度 达 到 5MPa,可 见,横 肋 的 影 响很明显。本文通过拉拔试验研究了有横肋、无横肋和横肋较小时钢绞线与混凝土之间的粘结锚固性能,并与国内其他试验结果进行对比分析。

1 试验设计

1. 1 试件制作

缓粘结预应力钢绞线与混凝土之间的锚固性能按图 2 制作试件。试件尺寸采用 150mm 的立方体

缓粘结预应力钢绞线构造

混凝土 强 度 等 级 C40,在 两 端 部 设 置 PVC 套 管,使缓粘 结 预 应 力 钢 绞 线 与 混 凝 土 分 开,套 管 直 径30mm,长度各 37mm,4 根 6 箍筋等间距放置,箍筋保护层厚度 均 为 15mm,缓粘结预应力钢绞线与混凝土之间的粘结锚固 长度取 5 倍 钢 绞 线 直 径,为76mm。缓粘结粘合剂固化且混凝土达设计强度后,按图 2 方法通过千斤顶对钢绞线施加拉力,测量钢绞线非张拉端的滑移量 s 及相应的拉力 F值。

试件主要尺寸

1. 2 拉拔试验装置

缓粘结预应力筋与混凝土之间粘结锚固的拉拔试验示意见图 3,在千斤顶拉拔钢绞线的同时,用千分表读取钢绞 线 另 一 端 滑 移 值 s,用压力传感器读取相应的千斤顶拉力 F,记录拉力和滑移量。

拉拔试验示意

2 试验结果及分析

2. 1 试验结果

对拉拔后的混凝土试件进行了强度测试,3个 试 件 的 强 度 分 别 为38. 6,43. 9,42. 9MPa,平均值为 f cu = 41. 8MPa。粘结锚固试验共有8 个 试 件,其 中 试 件MG-1 和 MG-2 的 缓 粘结预应力钢绞线外包护套基本没有横肋,试件 MG-3 有一定横肋,但是其横肋高度≤0. 7mm,试件 MG-4 ~ MG-8 的横肋高度≥1. 0mm,试件荷 载-滑 移 曲 线 见 图 4。8 个 试 件 得 到的试验数据见 表 1。其 中 F1. 0 和 τ1.0 为 钢 绞 线 非 张拉端滑移量为 1. 0mm 时对应的拉力和剪切应力,Fu和 τ u 为最大拉力和对应的剪切应力。

2. 2 试验结果分析

无横肋 的 缓 粘 结 钢 绞 线 破 坏 荷 载 较 小,试 件MG-1 和 MG-2 破坏 荷 载 分 别 为 FU = 6. 32kN 和 FU= 8. 12kN,对应的缓粘结钢绞线剪切应力强度分别为 τ u = FU /( 15. 2 × 76π ) = 1. 74MPa 和 τu =2. 24MPa。MG-3 横肋 高 度 约 0. 5 ~ 0. 7mm,破 坏 荷载为 FU = 12. 4kN,对 应 的 剪 切 应 力 强 度 为 τ u =

试件荷载-滑移曲线

3. 42MPa。横肋高度为 1. 0mm 以上的 5 个试件,试验测 得 最 大 荷 载 分 别 为 22. 00,29. 00,30. 45,25. 90,22. 80kN,平均 值 为 26. 03kN,对 应 的 平 均 剪切应力为 7. 03MPa。由于测量滑移变形采用了千分表,最大量程为1. 0mm,因此,开始的 试 件 测 量 位 移 值 都 很 小,达 到最大拉力或滑移 1. 0mm 就停止了,后来通过达到量程后挪动千 分 表,累 计 滑 移 量 测 量,位 移 最 大 达 到4mm( MG-8) ,因此,此次试验并没有测到完整的荷载-滑移下降段。也是 开 始 的 试 验 目 标 是 测 量 最 大

拉力所致,以 后 可 以 改 用 百 分 表,测 量 完 整 的 下 降段。对于横肋高 度 达 到 1. 0mm 以 上 的 缓 粘 结 钢 绞线,其粘结锚固 强 度 明 显 提 高,滑 移 量 为 1. 0mm 时拉力就达到 20kN,且斜率有明显的下降。同时拉力约为 1. 0kN 时,钢绞线滑移量达到 0. 02mm,这与钢筋和钢绞线直接与混凝土的粘结明显不同,钢绞线与粘合剂整体性很好,滑移发生在其与护套之间。2. 3 相关试验对比分析上海建筑 科 学 研 究 院 采 用 日 本 的 缓 粘 结 钢 绞线[4],钢绞线横肋高度约 1. 3mm,用 200mm 的立方体进行了拉拔试验,缓粘结钢绞线与混凝土直接的粘结长度为 200mm,结 果 见 图 5。测得的粘结强度τ u分别为 5. 06,5. 36,5. 50MPa,平均为 5. 31MPa,钢绞线在拉力很小时就开始滑动,而裸露钢绞线开始时几乎没有滑移。这些结果与试验基本一致,反映了缓粘结钢绞线粘结滑移的特点。无横肋缓 粘 结 钢 绞 线 的 粘 结 锚 固 性 能 显 著 减小[3],东南大 学 对 此 进 行 了 拉 拔 试 验 研 究,混 凝 土强度 为 42. 4MPa,测 得 的 粘 结 强 度 仅 1. 58,1. 23,1. 14,2. 02,1. 76,2. 81MPa,平 均 为 1. 25MPa。 可

见,没有横肋粘结锚固强度明显降低。环氧涂层钢筋粘结锚固性能与缓粘结预应力钢绞线粘结锚固性能极为相似[5],图 6 为 涂 层 钢筋和无涂层钢筋 的 锚 固 性 能 试 验 曲 线,可 以 发 现,最大粘结破坏力两者差别很小,但 是 滑 移 量 有 些不同。

3 结论

( 1) 横肋对缓粘结钢绞线与混凝土之间的粘结锚固强度有明显的有利作用,本次试验测得的粘结应力为 7. 0MPa,而无横肋时仅为 2. 0MPa。

( 2) 具有一定高度横肋的缓粘结钢绞线与混凝土之间的粘结锚固强度与裸露钢绞线的基本相同,钢绞线与混凝土之间滑移量高于裸露钢绞线。

( 3) 缓粘结钢绞线与粘合剂之间有很高的强度,始终为一 个 整 体,滑 移 发 生 在 粘 合 剂 与 护 套 之间,因此,横肋是非常有必要的,横肋可以明显地提高咬合作用。

( 4) 与日本缓粘结钢绞线试验结果基本是一致的,表面带有横肋的缓粘结钢绞线粘结锚固性能已经达到日本产品的指标。


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