施工期受冻混凝土与钢筋的力学性能研究

论文摘要

位于寒冷地带的建筑物常常会遭到受冻破坏,其主要原因在于施工期阶段混凝土遭受冻害导致。混凝土这种建筑材料在早期浇筑成型阶段受温度影响较大,在冬季施工时,许多工程质量问题大多数都是由于混凝土结构在低温环境下没有做好及时的养护措施或外加剂掺量不足,致使混凝土的抗冻能力及各项力学性能遭到破坏。施工质量的好坏不仅影响工期,而且关系到建筑物安全问题,严重者甚至重新返工,造成大量的经济损失。因此,针对此种情况,对施工期受冻混凝土与钢筋的力学性能研究就显得尤为重要,本文通过中心拉拔试验、梁抗弯性能试验以及理论分析,完成了以下工作：1.通过钢筋与混凝土的中心拉拔试验,研究了施工期受冻对混凝土与钢筋粘结性能的影响。试验参数为施工期温度、防冻剂掺量和养护条件三种。试验获得了钢筋与混凝土的荷载—滑移曲线,通过计算极限粘结强度和粘结滑移,并与常温标养下的试件进行了对比分析。试验结果表明在低温状态下,防冻剂掺量不足或养护措施不当会造成钢筋与混凝土之间粘结性能不同程度的下降。2.通过梁抗弯性能试验,分析了施工期受冻后防冻剂掺量对梁受力性能的影响,并与同条件常温下的不同强度梁进行对比分析。试验结果表明,所有梁的破坏形态均为适筋梁破坏,施工期受冻后试件梁的跨中挠度变化较大,原因分析为混凝土施工期受冻后力学性能退化结果。构件的承载能力变化不大,施工期受冻后的钢筋混凝土梁承载力略有损失。3.根据中心拉拔试验结果,对它们两者之间的粘结锚固性能进行了研究,并注重分析了施工期混凝土受冻后两者的粘结退化机理。分别从荷载—滑移曲线、试件的破坏形态和摩擦粘结界面的力学分析三个层面上研究两者粘结性能的退化过程。把钢筋混凝土的荷载—滑移曲线分为四个阶段,分别对不同养护条件、外加剂掺量下的试件的粘结—滑移曲线的变化作了详细分析,同时对试验曲线在力学机理方面也做了相应的解释。4.钢筋混凝土的粘结滑移本构关系能够综合反映两者的粘结性能,其粘结性能的数值模型对施工期受冻钢筋混凝土结构进行理论分析和实际设计具有重要的指导意义。根据第二章中心拔出试验的τ-s曲线与CMR模型和连续曲线模型进行了对比分析,并得到了相关参数。结果发现曲线模型均与试验值吻合基本较好。通过试验验证和对比分析国内外的粘结滑移本构模型,为施工期受冻混凝土与钢筋的粘结性能分析、设计理论及工程应用提供了理论依据,同时为相关的粘结滑移数值模型提供了参考依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 钢筋混凝土早期受冻的国内外研究现状
• 1.2.1 混凝土的冻结模式及受冻机理
• 1.2.2 混凝土的允许抗冻临界强度
• 1.2.3 早期受冻对混凝土强度的影响
• 1.2.4 受冻混凝土的鉴别及损伤参数
• 1.3 冬季施工养护工艺研究现状
• 1.3.1 冬季施工方法
• 1.3.2 冬季施工问题
• 1.3.3 受冻混凝土的处理
• 1.4 防冻剂的国内外研究现状
• 1.4.1 外加剂概述
• 1.4.2 防冻剂的研究现状
• 1.4.3 防冻剂的应用及发展趋势
• 1.5 本文研究内容
• 2 施工期受冻混凝土与钢筋的粘结性能试验研究
• 2.1 钢筋混凝土粘结性能的研究现状
• 2.2 中心拔出试验
• 2.2.1 引言
• 2.2.2 试验介绍
• 2.2.3 试验结果
• 2.2.4 试验数据分析
• 2.2.5 小结
• 3 施工期受冻钢筋混凝土梁的抗弯性能试验研究
• 3.1 引言
• 3.2 试验概况
• 3.2.1 试验材料
• 3.2.2 试验设计
• 3.2.3 试件尺寸及配筋
• 3.2.4 试件的制作与养护
• 3.2.5 试验装置及操作
• 3.2.6 试验量测内容
• 3.3 试验结果与分析
• 3.3.1 试验现象
• 3.3.2 梁试件的荷载—挠度曲线
• 3.3.3 试验结果汇总
• 3.4 结论
• 4 施工期受冻混凝土与钢筋的粘结退化机理
• 4.1 引言
• 4.2 钢筋与混凝土的粘结机理
• 4.3 受冻后的混凝土与钢筋粘结性能退化机理
• 4.3.1 通过荷载—滑移曲线分析粘结性能的退化过程
• 4.3.2 从破坏形态分析钢筋与混凝土粘结性能退化机理
• 4.3.3 从摩擦粘结界面力学分析粘结性能的退化过程
• 4.4 小结
• 5 施工期受冻混凝土与钢筋的粘结滑移本构模型
• 5.1 钢筋与混凝土的粘结滑移本构关系
• 5.2 模型拟合分析
• 5.2.1 连续曲线模型与试验曲线的对比分析
• 5.2.2 CMR模型与试验曲线对比分析
• 5.3 小结
• 6 结论与展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 研究展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢