不同加载速率下钢筋与橡胶混凝土的粘结性能

doi:10.11988/ckyyb.20230437

长江科学院院报 ›› 2024, Vol. 41 ›› Issue (9): 161-168.DOI: 10.11988/ckyyb.20230437

不同加载速率下钢筋与橡胶混凝土的粘结性能

李恒¹(), 平克磊¹, 陈为民², 罗云枫³^,⁴, 曹玉贵³^,⁴()

¹ 中国市政工程西北设计研究院有限公司,武汉 430056
² 中交第二航务工程局第六工程分公司,武汉 441000
³ 武汉理工大学土木工程与建筑学院,武汉 430070
⁴ 武汉理工大学三亚科教创新园,海南三亚 572024

收稿日期:2023-04-23 修回日期:2023-10-11 出版日期:2024-09-01 发布日期:2024-09-20
通讯作者: 曹玉贵
作者简介:
李恒(1983-),女,湖北武汉人,高级工程师,硕士,主要从事路面材料的研究。E-mail:84419228@qq.com
基金资助:
国家自然科学基金项目(U2006224); 武汉理工大学三亚科教创新园开放基金项目(2021KF0005); 中建市政西北院课题(XBSZKY2036)

Bonding Performance between Steel Bar and Rubberized Concrete under Different Loading Rates

LI Heng¹(), PING Ke-lei¹, CHEN Wei-min², LUO Yun-feng³^,⁴, CAO Yu-gui³^,⁴()

¹ China Municipal Engineering Northwest Design and Research Institute Co., Ltd., Wuhan 430056, China
² The Sixth Engineering Branch of CCCC Second Navigation Engineering Bureau, Wuhan 441000, China
³ School of Civil Engineering and Architecture, Wuhan University of Technology, Wuhan 430070, China
⁴ Sanya Science and Education Innovation Park, Wuhan University of Technology, Sanya 572024, China

Received:2023-04-23 Revised:2023-10-11 Published:2024-09-01 Online:2024-09-20
Contact: CAO Yu-gui

摘要/Abstract

摘要：

钢筋与橡胶混凝土之间良好的粘结性能,是橡胶混凝土工程应用的基础。为研究不同加载速率下钢筋与橡胶混凝土的粘结性能,对钢筋橡胶混凝土试件进行不同加载速率(0.01~1 mm/s)下的中心拉拔试验,分析加载速率、橡胶替换率及钢筋直径对钢筋与橡胶混凝土粘结性能与破坏状态的影响。试验结果表明,钢筋直径对拉拔试件的破坏方式影响显著,钢筋直径18 mm的试件发生劈裂破坏,钢筋直径14 mm的试件发生钢筋拔出破坏。此外,加载速率对粘结滑移曲线中的关键参数值也有显著影响。通过理论分析提出了不同加载速率下钢筋与橡胶混凝土粘结滑移关系计算模型,模型评估结果表明新建立模型的计算结果与试验结果吻合良好,可以用于预测不同加载速率下钢筋与橡胶混凝土之间的粘结滑移关系。

关键词: 橡胶混凝土, 钢筋, 拉拔试验, 加载速率, 粘结性能

Abstract:

The bond strength between steel bars and rubberized concrete is crucial for the engineering application of rubberized concrete. To investigate the bonding properties under various loading rates, center pull-out tests were conducted under a range of loading rates (0.01 mm/s to 1 mm/s). The impacts of loading rate, rubber replacement ratio, and steel bar diameter on the bonding performance and the failure mode were examined. Results indicate that steel bar diameter significantly influences the failure mode of the pull-out specimens: specimens with 18 mm diameter bars exhibited split failures, while those with 14 mm diameter bars experienced pull-out failures. Additionally, loading rate markedly affects key parameters in the bond stress-slip curve. Based on theoretical analysis, a new model for the bond-slip relationship between steel bars and rubberized concrete under varying loading rates was proposed. Model evaluation demonstrates that predictions from this model align well with experimental results, which manifests the model’s applicability to predicting the bond stress-slip relationship between steel bars and rubberized concrete across different loading rates.

Key words: rubberized concrete, steel bar, pull-out test, loading rate, bonding performance

中图分类号:

TU375钢筋混凝土结构

李恒, 平克磊, 陈为民, 罗云枫, 曹玉贵. 不同加载速率下钢筋与橡胶混凝土的粘结性能[J]. 长江科学院院报, 2024, 41(9): 161-168.

LI Heng, PING Ke-lei, CHEN Wei-min, LUO Yun-feng, CAO Yu-gui. Bonding Performance between Steel Bar and Rubberized Concrete under Different Loading Rates[J]. Journal of Yangtze River Scientific Research Institute, 2024, 41(9): 161-168.

图/表 17

表1 橡胶混凝土配合比

Table 1 Mix proportion of rubberized concrete

名称	R_f/%	配合比/(kg·m^-3)
名称	R_f/%	水泥	细骨料	粗骨料	水	橡胶颗粒
R0	0	440	670	1 092	242	0
R20	20	440	536	1 092	242	58
R40	40	440	402	1 092	242	116

图1 试件构造示意图

Fig.1 Schematic diagram of specimen structure

表2 第一批拉拔试件详情

Table 2 Details of the first batch of pull-out specimens

试件编号	d/mm	R_f/%	V/(mm·s^-1)	τ₃/MPa	破坏状态
R0D18V1A	18	0	0.01	14.8	P
R0D18V1B	18	0	0.01	16.1	P
R0D18V3A	18	0	1.00	19.9	P
R0D18V3B	18	0	1.00	18.3	P
R20D18V1A	18	20	0.01	12.5	P
R20D18V1B	18	20	0.01	12.5	P
R40D18V1A	18	40	0.01	10.2	P
R40D18V1B	18	40	0.01	9.5	P
R40D18V2A	18	40	0.10	12.3	P
R40D18V2B	18	40	0.10	13.8	P
R40D18V3A	18	40	1.00	15.7	P
R40D18V3B	18	40	1.00	14.4	P

表3 第二批拉拔试件详情

Table 3 Details of the second batch of pull-out specimens

试件编号	d/mm	R_f/%	V/(mm·s^-1)	S₁/mm	τ₁/MPa	S₂/mm	τ₂/MPa	破坏状态
R0D14V1A	14	0	0.01	1.6	17.6	6.7	7.1	B
R0D14V1B	14	0	0.01	1.4	19.2	6.7	7.1	P&B
R0D14V2A	14	0	0.1	1.3	20.0	7.5	7.6	B
R0D14V2B	14	0	0.1	1.9	20.0	8.0	7.8	B
R0D14V3A	14	0	1	1.7	22.0	8.0	11.0	B
R0D14V3B	14	0	1	1.6	21.0	7.8	9.3	B
R20D14V1A	14	20	0.01	1.4	13.9	7.7	5.0	B
R20D14V1B	14	20	0.01	1.4	13.5	8.0	5.0	B
R40D14V1A	14	40	0.01	1.2	10.2	8.0	4.0	B
R40D14V1B	14	40	0.01	1.3	9.8	8.0	4.0	B
R40D14V2A	14	40	0.1	1.8	11.0	7.7	6.5	B
R40D14V2B	14	40	0.1	1.8	12.0	7.6	6.0	B
R40D14V3A	14	40	1	1.4	13.7	8.6	6.2	B
R40D14V3B	14	40	1	2.0	12.7	7.8	5.0	P&B

表4 钢筋力学性能

Table 4 Mechanical properties of steel bars

钢筋等级	钢筋直径/mm	屈服强度/MPa	极限强度/MPa
HRB400	14	453.7	640.7
HRB400	18	467.8	639.8

图2 试验装置

Fig.2 Test apparatus

图3 试件典型破坏状态

Fig.3 Typical failure modes of specimens

图4 粘结应力-滑移曲线

Fig.4 Bond stress-slip curves

图5 粘结滑移曲线示意图

Fig.5 Bond stress-slip relationship

图6 粘结强度的变化规律

Fig.6 Variation trend of bond strength

图7 式(3)的准确性评估

Fig.7 Evaluation of the accuracy of equation (3)

图8 劈裂强度的变化规律

Fig.8 Variation trend of split strength

图9 式(7)的准确性评估

Fig.9 Evaluation of the accuracy of equation (7)

图10 系数k的变化趋势

Fig.10 Variation trend of coefficient k

图11 滑移量随加载速率的变化规律

Fig.11 Variation of slip with loading rate

图12 系数m的变化规律

Fig.12 Variation trend of coefficient m

图13 新建模型评估

Fig.13 Evaluation of the present model

[1]	李治斌, 刘利骄, 黄帅, 丁琳, 柳艳杰. 冻结二灰固化碳酸盐渍土及损伤模型研究[J]. 长江科学院院报, 2024, 41(7): 118-125.
[2]	贺欢. 基于粘结滑移的衬砌裂缝宽度计算模型研究[J]. 长江科学院院报, 2022, 39(7): 149-153.
[3]	李厚民, 吴克洋, 柯俊宏, 汪洋. 低应变状态下橡胶混凝土细观裂缝数值分析[J]. 长江科学院院报, 2022, 39(4): 149-155.
[4]	江冠, 冯忠居, 赵瑞欣, 王富春, 王政斌, 张正旭. 高边坡预应力锚索特征荷载现场试验研究[J]. 长江科学院院报, 2022, 39(1): 100-106.
[5]	陈永峰, 张海东, 赵广臣. 不同加载速率下端部节理岩桥变形破坏及裂隙扩展试验研究[J]. 长江科学院院报, 2021, 38(7): 66-72.
[6]	薛刚, 孙立所, 刘佳香, 董伟. 橡胶混凝土弯曲疲劳性能研究[J]. 长江科学院院报, 2021, 38(11): 149-156.
[7]	牛建刚, 王梦雨, 刘晓, 栾瑞林. CC+CFRP约束对钢筋混凝土方柱力学性能的影响[J]. 长江科学院院报, 2020, 37(8): 131-136.
[8]	牛建刚, 许尧, 谢承斌. 基于统计回归的钢筋与再生混凝土粘结强度分析[J]. 长江科学院院报, 2020, 37(6): 156-159.
[9]	闻洋, 张军, 刘培培. 橡胶粉掺量和细度对路用橡胶混凝土物理力学性能影响分析[J]. 长江科学院院报, 2020, 37(6): 160-165.
[10]	杨光华, 贾恺. 岩石围岩盾构钢筋混凝土内衬高内压输水隧洞受力简化分析方法[J]. 长江科学院院报, 2020, 37(5): 1-10.
[11]	张利阳, 易富, 李俊元, 侯朋, 金洪松, 于犇, 孟兴涛. 土工织物加筋尾矿砂界面力学特性试验研究[J]. 长江科学院院报, 2020, 37(5): 145-150.
[12]	徐秋鸿, 史旦达, 邵伟. 锈蚀钢筋混凝土方桩水平承载性能退化规律[J]. 长江科学院院报, 2020, 37(2): 62-67.
[13]	陈再谦, 帅世杰, 蒲黍絛, 张丽华, 饶军应, 刘灯凯, 谢财进. 微型桩抗弯承载力试验研究[J]. 长江科学院院报, 2020, 37(2): 100-105.
[14]	庞建勇, 陈宇, 黄鑫, 刘光程, 黄金坤. 高应力等幅循环加载对橡胶混凝土力学及变形特性的影响[J]. 长江科学院院报, 2020, 37(10): 142-148.
[15]	罗荣, 张宜虎, 向前, 蒋建军, 高锡敏, 孙小敏. 地下水封石洞油库喷射混凝土与围岩粘结强度试验方法[J]. 长江科学院院报, 2019, 36(5): 135-140.

不同加载速率下钢筋与橡胶混凝土的粘结性能

Bonding Performance between Steel Bar and Rubberized Concrete under Different Loading Rates

RichHTML

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 17

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价