基本信息
- 项目名称：
- 盐冻循环对钢筋与混凝土粘结性能影响研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 混凝土结构耐久性问题是目前工程结构研究领域研究的热点与难点。作者采用较大尺寸的梁式粘结破坏试验，较全面的分析了盐冻循环对钢筋与混凝土粘结性能的影响规律，结论具有较大的学术参考价值。
- 详细介绍：
- 钢筋与混凝土之间的粘结滑移性能是许多学者一直致力于研究的热点课题。然而由于钢筋与混凝土传力机理复杂、影响因素多、试验手段的不同和量测技术的差异等导致了实验数据分散，因此至今尚未得出比较一致的通用公式。盐冻作用后粘结机理更加复杂，研究更加困难，盐冻作用后的粘结性能研究更是一个迫切需要解决的问题。 论文采用钢筋混凝土梁式粘结试件，在盐冻环境下经受0、25和50次冻融循环作用，然后进行梁式粘结破坏试验，研究盐冻循环对钢筋与混凝土粘结性能的影响。得到了冻融循环作用后荷载与钢筋滑移量等的关系曲线，分析了钢筋遭受盐冻循环后的粘结性能变化规律。结合梁式试验试件的分析结果及混凝土冻融破坏机理，探讨了钢筋与混凝土在盐冻循环作用后粘结性能的退化机理。盐冻循环作用后，钢筋与混凝土粘结性能下降，峰值荷载减小，在规定滑移量0.1mm时的荷载值逐渐减小，延性不断丧失。
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撰写目的和基本思路
- 混凝土结构在服役一定年限后会由于耐久性不足而导致结构破坏，而冻融循环是影响混凝土结构耐久性的主要因素。出于对混凝土结构安全评估和耐久性设计的需要，开展对混凝土冻融领域的研究有其现实意义。因而我们通过梁式粘结试验，通过数据分析，得到荷载滑移等关系曲线，较全面的分析了盐冻循环对钢筋与混凝土粘结性能的影响，希望能为相关问题的研究提供参考。
科学性、先进性及独特之处
- 试验采用梁式粘结试件，考虑了梁中钢筋锚固区存在弯矩和剪力的影响，与实际受力状态符合较好；采用大尺寸梁式粘结试件，受尺寸效应影响较小，试验结论与工程实际情况更接近；试件设计，试验方案等都很合理，该文的研究具有重要的理论价值和实用意义。
应用价值和现实意义
- 混凝土结构耐久性问题是目前工程结构研究领域研究的热点与难点。冻融作用是引起结构耐久性的主要原因之一，但以往的研究主要集中在冻融对混凝土材料性能的影响方面，在构件或结构层次方面的研究成果较少。作者采用梁式粘结破坏试验，较全面的分析了盐冻循环对钢筋与混凝土粘结性能的影响规律，结论具有较大的学术参考价值。
学术论文摘要
- 钢筋与混凝土之间的粘结滑移性能是许多学者一直致力于研究的热点课题。然而由于钢筋与混凝土传力机理复杂、影响因素多、试验手段的不同和量测技术的差异等导致了实验数据分散，因此至今尚未得出比较一致的通用公式。盐冻作用后粘结机理更加复杂，研究更加困难，盐冻作用后的粘结性能研究更是一个迫切需要解决的问题。 论文采用钢筋混凝土梁式粘结试件，在盐冻环境下经受0、25和50次冻融循环作用，然后进行梁式粘结破坏试验，研究盐冻循环对钢筋与混凝土粘结性能的影响。得到了冻融循环作用后荷载与钢筋滑移量等的关系曲线，分析了钢筋遭受盐冻循环后的粘结性能变化规律。结合梁式试验试件的分析结果及混凝土冻融破坏机理，探讨了钢筋与混凝土在盐冻循环作用后粘结性能的退化机理。盐冻循环作用后，钢筋与混凝土粘结性能下降，峰值荷载减小，在规定滑移量0.1mm时的荷载值逐渐减小，延性不断丧失。
获奖情况
- 2010年6月获第三届湖北省土木工程专业大学生科技创新论坛二等奖； 2011年4月获学校“求索杯”学术科技作品竞赛二等奖；
鉴定结果
- 论文数据真实可靠、分析合理
参考文献
- [1]张誉，蒋利学等.混凝土结构耐久性概论.上海：上海科学技术出版社，2003.12：104-108. [2]冯乃谦，顾晴霞，郝挺宇.混凝土结构的裂缝与对策.北京：机械工业出版社，2006.6：367-380. [3]黄士元.混凝土结构抗冻融（包括盐冻）侵蚀耐久性设计的建议.见：混凝土结构耐久性及耐久性设计会议论文集.北京：2002.11～19. [4]李金玉，曹建国，徐文雨，林 莉，关遇时.混凝土冻融破坏机理的研究.水利学报.1999年第1期. [5]徐港.锈蚀钢筋混凝土粘结锚固性能研究［D］.华中科技大学土木工程与力学学院.武汉，2007. [6]沈蒲生，梁兴文等.混凝土结构设计原理，2版.北京：高教出版社，2005.9 [7]贡金鑫，何世钦，郭育霞.盐环境中冻融循环对钢筋与混凝土粘结性能影响.大连理工大学学报.第45卷第3期. [8]何世钦，贡金鑫，金峰，孙晓燕.锈蚀与冻融循环下钢筋混凝土粘结退化性能［J］.水利发电学报，2009，第28卷第2期. [9]王传志，腾智明.钢筋混凝土结构理论[M].北京：中国建筑工业出版社，1985. [10]杨全兵，杨学广，李志宏.道路钢筋混凝土的耐久性研究[J].混凝土与水泥制品，2001，（6）：7-10. [11]张燕，曹大富，徐荣.冻融循环对钢筋与混凝土粘结性能的试验研究.山西建筑，2007，第33卷第31期. [12]何世钦，贡金鑫，王海超.盐冻循环下钢筋与混凝土的粘结机理和退化模型.工业建筑，2005，第35卷第12期. [13]MAN GA T P S, EL GARFM S . Bond character ist ics of co r roding reinfo rcement in concrete beam s [J ] .Mater and Struct, 1999, 32: 89297 . [14 ] 慕 儒. 冻融循环与外部弯曲应力、 盐溶液复合作用下混凝土的耐久性与寿命预测[D ] . 南京: 东南大学,2000 . [15]牛荻涛．混凝土结构耐久性与寿命预测[M]．北京：科学出版社，2002．
同类课题研究水平概述
- 钢筋混凝土作为一种组合材料，其力学性能取决于钢筋与混凝土各自的特性，但又不是其简单叠加，而是两种材料的相互作用以及综合性能。钢筋与混凝土之间的相互作用是保证二者协调变形、共同抵抗外力的基础，其主要表现为钢筋与混凝土接触面上存在着的粘结作用，这种作用又称为粘结应力，而其宏观效果是一种剪力。钢筋混凝土构件能够正常受力，正是由于钢筋与混凝土之间具有足够的粘结强度。 粘结锚固是钢筋混凝土结构理论中最重要的基本问题之一，其作用机理非常复杂。这不仅是粘结性能受到诸多因素的综合影响且各影响因素与粘结性能之间并非简单的线性关系，同时还受试验测试的制约；缺乏强有力的分析手段也是制约粘结性能研究的另一个主要因素。现阶段人们对粘结性能的认识主要是在上世纪六十年代以后取得的。 近年来，混凝土结构耐久性问题越来越受到重视，已有学者指出，冻融循环作用后, 混凝土表面剥落或冻胀开裂，混凝土的抗冻性能和力学性能发生退化,钢筋与混凝土的粘结性能也遭到破坏，使得钢筋混凝土构件不能够正常受力，从而与其他因素一起影响混凝土构件的使用性能和安全性能。处于寒冷地区氯盐环境和除冰盐环境下的钢筋混凝土构件，混凝土会遭受更严重的盐冻破坏，钢筋与混凝土之间的粘结性能退化更加显著，进而对结构安全与使用性能的影响更大。 随着问题的不断突出，国内外已有少数学者对冻融循环后钢筋与混凝土的粘结性能开展了研究，结论大都是采用简单的中心拉拔试验通过分析得到的，但由于该方法没有考虑构件剪力和弯矩的作用，与实际构件的受力状态不符，因此所得结论很难直接运用于实际结构的安全评价中。为此本文考虑梁中钢筋锚固区存在剪力和弯矩的影响，采用梁式试验进行研究，虽有部分学者采用了梁式法，但受试验条件等因素限制，试件尺寸普遍很小，与实际结构构件相比，具有不可忽视的尺寸效应的影响；并且有些问题尚难统一认识，一些新发现的试验现象尚待更多验证，研究内容尚不全面，所得规律还需要深入的认识研究。
