纤维筋与玄武岩纤维混凝土粘结性能.pdf

1 2 低温建筑技术 2 0 1 1 年第2期( 总第 1 5 2 期) 纤维筋与玄武岩纤维混凝 土粘结性能 兰宪刚 ， 刘晓丽。 ， 汪辉 ， 毕巧巍 【 1 ． 大连 交通大学土木与安全工程学院 ， 大连1 1 6 0 2 8； 2 ． 西安市建筑工{ i 鬣安全监督站牺潼分站 。 西安7 1 0 6 6 0； 3 ． 林 同楼国际工程咨询 ( 中国 ) 有 限公司上海分公司 ， 上海2 0 0 0 9 2) 【 摘要】 为了对比B F R P和G F R P筋与玄武岩纤维混凝土的粘结强度， 选用直径 1 4的 F R P筋埋人玄武岩 纤维混凝土的立方体试块中进行拉拔试验 ， 通过改变 F R P筋锚固长度以及纤维掺量， 研究玄武岩纤维混凝土与 F R P筋的粘结性能。 【 关键词】 B F R P筋； G F R P筋； 粘结强度 ； 拉拔试验 【 中图分类号】 T U 5 2 8 ． 5 7 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 1 —6 8 6 4( 2 0 1 1 ) 0 2— 0 0 1 2—0 3 BoND PRoPERTm S oF FRP BARS To BAS ALT Fm ER REI NFoRCED C0NCRETE L A N X i a n — g a n g ， L I U X i a o - - -l i， WA N G H u i ， B I Q i a o ． w e i ( 1 ． S c h o o l o f C i v i l &S a f e t y E n g ． ， D a l i a n J i a o t o n g U n i v ． ， D a l i a n 1 1 6 0 2 8 ， C h i n a ； 2 ． X i h n C o n s t r u c t i o n E n g i n ．Q u a l i t y S u p e r v i s i o n S t a t i o n L i n t o n g S u b — S t a t i o n ， X i ’ a n 7 1 0 6 6 0 ， C h i n a ； 3 ． T Y L I N( S h a n g h a i )I n t e r n a t i o n a l E n g i n e e r i n g C o n s u l t i n g C o ． ，L t d ． ， S h a n g h a i 2 0 0 0 9 2， C h i n a ) Ab s t r a c t ： I n o r d e r t o c o mp a r e t h e b o n d s t r e n g t h o f B F R P wi t h GF RP b a r s t o b a s a l t fi b e r r e i n for e e d c o nc r e t e ．t h e p u l l o u t b o n d t e s t s f o r t h e d i a me t e r 1 4 BFRP o r GFRP b a r s e mbe d d e d i n b a s a l t f i b e r r e i n ． f o r c e d c o n c r e t e we r e c o mpl e t e d． B y c h a n g i n g t h e b o n d i n g l e n g t h o f t h e F RP a n d t he b a s a l t fi be r v o l u me c o n t e n t o f t h e b a s a l t fi b e r r e i n for e e d c o n c r e t e ．t h e b o n d i n g c a p a c i t y b e t we e n t h e F RP a n d t h e b a s a l t fi b e r r e i n f o r c e d c o n c r e t e wa s s t u d i e d． Ke y wo r ds：BFRP b a r s；GFRP - b a r s ； b o n d s t r e n g t h；p u l l o u t t e s t 玄武 岩纤维混 凝土所具 有的优 良的抗裂 、 抗 冲击 性、 抗冻融、 抗收缩及抗渗性能， 有利于混凝土耐久性 的提高和延长混凝土工程的使用寿命 ． 无机玄武岩纤 维与有机纤 维相 比 ， 抗老化 的性能更佳 ， 同时能够改善 混凝土的力学性 能⋯。因此 ， 玄 武岩纤 维混凝 土是一 种有代表性的高性能混凝土 。 1 试验概况 1 ． 1 材料 ( 1 ) 直径 1 4的 B F R P筋为浙 江石金玄 武岩纤维 有限公司生产提供， 直径 1 4的 G F R P筋为上海卓逸建 筑科技有限公司提供 ， 表面都有纤维环绕螺纹带痕， 主 要规格指标见表 1 。 ( 2 ) C 3 0玄 武岩纤 维混凝 土试 块制 作参考 G B 5 0 0 8 1 —2 0 0 2 《 普 通 混凝 土 力 学 性 能 试 验 方 法 标 准》 ， 纤维体积掺量按0 、 0 ． 1 ％、 0 ． 1 5 ％和 0 ． 2 ％四种情 况 ， 每组制作三个标准试块在相同条件下养护， 养护 2 8 d实测其力学性能见表 2 。 1 ． 2 拉拔试件的设计与制作 目前针对 F R P筋 的混凝 土粘结 性能 测试并 没 有 现成的规范 。本 次试验均 采用 1 5 0 a m1 5 0 m il l X 1 5 0 m m 中心拔出试验 ， 对应 于锚 固长度 4 0 、 7 0和 1 0 0 m l n。在两端以P V C管隔离 F R P筋与混凝土以减弱 端部应力场的影 响。混凝土浇筑面垂直 F R P筋。 表 1 B F R P主要性能指标 1 ． 3 拉拔试验步骤 拉拔试验在 WA W- 2 0 0 0电液伺服万能试验机上 进行， 夹具上端设有穿心球铰以避免 B F R P筋偏斜引 起 的撕裂和偏心受拉 。在混凝 土试件 的 自由端和加载 端均设有位移计， 以量测自由端和加载端的相对滑移， 用荷载传感器采集荷载。通过东华 3 8 1 7数据采集系 统 ， 实现数据 的动态采集。 1 ． 4 拉拔试验观测及现象 通过平均粘 结应 力 r与滑移 量 s曲线 图 可 以看 兰宪刚等 ： 纤维筋与玄武岩纤维混凝土粘结性能 1 3 出： 粘结滑移曲线大致可分为微滑移段、 滑移段 、 劈裂 段。加载初期， 加载端有微小位移， 自由端无位移， 这 一 阶段是微 滑移 段 。加 载至 极 限荷载 的 0 ． 3 0— 0 ． 3 5 时 ， 自由端开始发生滑移 ， ．r —s曲线 开始 呈现非线 性 ， 粘结滑移曲线逐渐变缓 ， 即其剪切刚度( d r一 ) 缓慢 减小， 曲线进入滑移段。继续加载至极限荷载0 ． 6 5左 右时， 试件加载端外表面出现微细裂缝 ， 粘结滑移曲线 剪切刚度较前期减小速度明显增大， r—s 曲线进入劈 裂段 。由于 F R P筋表 面刻痕 及 变形 凸起与 混凝 土之 间的机械咬合力产生较大的横向拉应力而使试件发 生劈裂， 当裂缝发展至接近试件高度 2 ／ 3并较为明显 时， 试件最后大多发生 了劈裂破坏 。对于锚 固长度为 1 0 0 ra m的试件， 横向约束相对较大， 由于 F R P表面外 缠纤维断裂脱落 ， 所 有试件破坏时 自由端位移极小 。 2试验分析 2 ． 1 力学性能分析 从表 2可 以看 出 ： 当纤维 掺量 为 0 ． 1 ％ 时 可 略微 提高抗压强度 8 ． 2 ％， 而 0 ． 1 5 ％、 0 ． 2 ％纤维掺量使混 凝土的抗压强度略有降低， 降低幅度分别为 7 ． 0 ％和 5 ． 5 ％。对于抗折强度而言， 这三种纤维掺量都对抗折 强度有所提高， 只是提高幅度不同， 其中 0 ． 1 ％纤维掺 量提高幅度最高为2 3 ． 1 ％， 其它两种纤维掺量提高幅 度分别为 7 ． 7 ％ 和 9 ． 6 ％ 。对 于劈裂 抗拉 强度 而 言 ， 0 ． 2 ％纤维掺量提高幅度最明显为 1 2 ％ ， 而 0 ． 1 ％ 和 0 ． 1 5 ％ 纤维掺量 提高 幅度并 不 明显 。无论 哪种 试验 类型， 加入玄武岩纤维以后， 破坏时都表现出一定的塑 性特征 ， 较明显地改善混凝土的脆性性能。 表2 玄武岩纤维混凝土力学性能试验结果 MP a 2 ． 2 拉拔试验分析 粘结强度 r为加载过程中粘结应力的最大值 ， 每 组试件粘结强度的平均值见表3 。 2 ． 2 ． 1 锚固长度对粘结性能的影响 本次试验中， 从表 3可看出， 锚固长度 f =1 0 0 m m 时 F R P筋与混凝土之间的粘结强度均小于 Z = 4 0 m m 的结果， 即锚固长度越大， 粘结强度越小。试块破坏情 况： 锚固长度为 4 0 m m的试件都为 F R P筋发生滑移最 后被拔 出的破坏情况 ； 锚 固长度为 7 0 ra m时 ， 大部分是 劈裂破坏， 少部分为先滑移后劈裂的破坏形态； 锚固长 度为 1 0 0 m m 时， 自由端位移 很小试 件全 部为劈 裂 破坏。 2 ． 2 ． 2 纤维掺量对粘结性能 的影响 从表 3可 以看 出 ， B F R P筋 的粘 结 强度 并不 是 随 着纤 维 掺 量 的 增 加 而 增 大。 当 锚 固 长 度 一 定 时 ， 0 ． 1 ％的纤维掺量对应的混凝土与 B F R P筋的粘结强 度最高 ， 结合 0 ． 1 ％纤维掺量对立方体抗压强度的改 善情况， 可以认为 ： 0 ． 1 ％纤维掺量可以改善二者的粘 结性能并且可 以提高二者的粘结强度 。 2 ． 2 ． 3 对比B F R P筋、 G F R P筋与玄武岩纤维混凝土 粘结性能 两种纤维筋与玄武岩纤维混凝土的粘结性能从 表 3试验结果可以看出： G F R P筋的粘结性能明显低 于 B F R P筋 的粘结性能 ， 锚 固长度分别为 4 0 、 7 0和 1 0 O m m时 ， G F R P筋 粘 结 强 度 的 降 低 幅 度 分 别 为 1 1 ． 2 ％、 1 2 ． 0 ％和 1 7 ． 7 ％ ， 并 且 G F R P筋在粘结破坏 时 滑移 量 较 小 ， 比 B F R P筋 减 小 幅 度 分 别 为 2 4 ． 6 ％、 3 2 ． 4 ％和2 0 ． 2 ％。破坏形式与 B F R P筋类似， 锚 固长 度为4 0和7 0时， 都是粘结滑移破坏， 锚固长度为 1 0 0 时都是劈裂破坏。G F R P筋粘结强度小于 B F R P筋的 原因 ： G F R P筋抗拉强度低 于 B F R P ， 另外 ， 虽然 二者表 面都有纤维环绕螺纹带痕， 但 G F R P筋的表面仍要比 B F R P筋光滑 ， 这或许取决于材料本身性能。 表 3 粘结强度试验值 ／ 注 ： 表中 d： F R P筋直径 ； B F： 玄 武岩纤 维体积掺量 ； z ：锚 固 长度 ； ：混凝土立方体抗压强度 ；r ： 平均粘结应力 ； P： 最大拉拔荷载 ；S ：自由端 的滑移量 。 3结语 ( 1 ) 二者的粘结滑移曲线特征分为三个部分： 微滑 移段 、 滑移段 和劈裂段 。 ( 2 ) 与 G F R P筋和混凝土粘结特性相似的是， 随着锚 固长度 增 大 ， B F R P或 G F R P在玄 武 岩纤维 混 凝土中的平均粘结强度减小。但 B F R P筋与玄武岩纤 维混凝 土的粘结性 能优于 G F R P筋与玄武岩纤维混凝 舛 叭 卯 ； 。 n 他 n H n L n n 鼹 ∞ 傩 " 加 蚍 ￡ j 加 墙 口 ： 钾 ∞ 魄 娃 诅 钮 弧弧 弧 钮 诅 ∞加啪∞加 柏 ∞加 ∞ l 5 2 I o ㈨ 腿 H 腿 H 1 4 低温建筑技术 2 0 1 1 年第 2 期( 总第 1 5 2期) 强化处理改善再 生骨料混凝土性 能试 验 陈建 良， 倪竹萍 ( 山西省运城市建筑工程有限公 司。 山西运城0 4 4 0 0 0) 【 摘要】 对采用机械搅拌及化学浸泡处理后再生骨料混凝土的性能进行了试验研究 ， 并与天然骨料和未 处理再生骨料所配制混凝土进行对比分析， 探讨了提高再生混凝土性能的途径。结果表明： 经强化处理后， 再生 粗骨料的性能明显改善； 采用机械研磨结合有机硅防水剂浸泡的方法处理后 ， 再生混凝土的抗压强度降低， 但其 它性能提高； 利用机械研磨结合聚乙烯醇浸泡的方法处理再生粗骨料 ， 混凝土的和易性、 抗压强度、 抗渗性和抗冻 性均有所提高。 【 关键词】 再生骨料； 强化处理； 机械研磨 ； 化学浸泡 【 中图分类号】 T U 5 2 8 ． 0 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 1 — 6 8 6 4 ( 2 0 1 1 ) 0 2 — 0 0 1 4 — 0 3 0前言 建筑垃圾的资源化处理是环境保护与可持续发 展的迫切要求。在各种建筑垃圾中， 以废弃混凝土的 数量最 为巨大 。通常将废 弃混凝 土经过 破碎 、 清 洗和 筛分分级且按一定 比例相互配合后得到的骨料称为 再生骨料， 再生骨料按破碎粒径的大小分为再生粗骨 料(> 5 m m) 和再 生 细骨 料 ( 0 ． 1 6— 5 ra m) 。把 利用 再 生骨料作为 部分 或全 部骨 料配 制 的混凝 土 叫作再 生 骨料混凝 土， 简称再生混凝土 ” 。 。 1 原材料及提高再生混凝土性能的技术途径 1 ． 1 原 材料 P O 4 2 ． 5普通硅酸盐水泥； 天然粗骨料采用 4 ． 7 5— 2 5 m m 连续级 配碎 石 ； 再 生粗 骨料选 用废 弃混 凝土 ， 4 ． 7 5～ 2 5 ra m连续级配 ， 技术性 能见表 1 ； 细骨料 为河砂 ， Ⅱ区中砂， 细度模数 2 ． 6 1 ， 级配合格。萘系高 效减水剂 ， 减水率 2 0 ％ 。 表 1 粗骨料技 术性能 可见， 与天然骨料相比， 再生骨料的堆积密度和表 观密度较低， 吸水率约为天然骨料的 l 7倍， 压碎指标 约为天然粗骨料的 3 倍， 坚固性远低于天然粗骨料。 土的粘结性能。 ( 3 ) 对应 一种锚 固长 度 ， 纤维 掺量 为 0 ． 1 0 ％ 时 的粘结强度优势明显。 参考文献 谢尔盖， 李中郢． 玄武岩纤维材料的应用前景[ J ] ．纤维复合 材料 ， 2 0 o 3 ( 3 ) ： 1 5—1 8 ． 吴 刚， 吴智深 ， 等 ．玄武岩纤维在土木工程 中的应用研究 现状 及进展【 c ] ∥第五届全国F R P学术交流会论文集 ， 2 0 0 7： 4 2 2—4 2 7． Ok doR ．~u a nR L Bo n d s t r e n g t h o ffi b e r re info ~e d p oly me r T e — b a r s i n n o r m a l ~ re n gt h c o n c re te [ J ] ．J o u rn al o f C o m p ~ i t e s f o r C o n s t r u c t i o n ， 2 0 0 5 ， 9 ( 3 ) ： 2 0 3— 2 1 3 ． S a n - J o s 6 ，T J ，Ma n s o J M．F i b e r — r e i n f o r c e d p o l y me r b a r s e mb ed — d e d i n a r e s i n c o n c ret e ：S t u d y o f be t h ma t e r i a l s a n d t h e i r b o n d b e h a v i o r [ J ] ．P o l y m e r C o m p o s i t e s ， 2 0 0 6 ， 2 7 ( 3 ) ： 3 1 5- 3 2 2 ． Ac h i l l i d e s Z．Pil a k o u t a s k B o n d be h a v i o r o ffi be r rei n f o r c ed p o l — y m e r b a r s u n d e r d i r e c t p u l l o u t c o n d i t i o n s [ J ] ．J o u r n a l of C o m p o s — it e s f o r C o n s t r u c t io n ， 2 0 0 4。 8 ( 2 ) ： 1 7 3—1 8 1 ． [ 6 ] B e n m o k r a n e B， Z h a n g ， B R， C ben n o u f A．T e n s i l e p r o p e r t i e s a n d p u l l o u t be h a v i o r o f AFRP a n d C FRP r o d s f o r g r o u t ed a n c h o r a p p l i c a t i o n s [ J ] ．C o n s t r u c t i o n a n d B u i l d i n g Ma t e r i a l s ， 2 0 0 0 ， 1 4 ( 3 ) ： 1 5 7—1 7 0 ． [ 7 ] C S A $ 8 0 6 0 2 ， D e s i g n and C o n s t r u c t i o n o f B u i l d i n g C o m p o n e n t s w i t h F i b re R e i n f o r c e d P o l y me r s [ S ] ． C a n a d a ：C a n a d i a n S t a n d a r d s As s o c i a t i o n I n t e ma t i o n al，2 0 0 2 ． [ 8 ] 薛伟辰 ．不 同试验方法对 G F R P筋粘结强 度的影响研究 [ J ] ． 玻璃钢／ 复合材料 ， 2 0 0 3 ， ( 5 ) ： 1 0—1 3 ． [ 9 ] 朱浮声 ， 张海霞 ．F R P筋与 混凝土粘 结滑移力学性 能研究综 述[ J ] ．混凝土 ， 2 0 0 6 ， ( 2 )： 1 2—1 5 ． [ 1 O ]王勃， 欧进萍， 张新越， 等 ．F R P筋与混凝土粘结性能的试验 研究[ J ] ．低温建筑技术 。 2 O 0 6 ， ( 1 ) ： 3 9— 4 1 ． [ 收稿 日 期] 2 0 1 0 — 1 O 一 1 8 [ 作者简介] 兰宪刚( 1 9 8 4一) ， 男， 辽宁本溪人 ， 硕士研究生， 研究方向 ： 纤维混凝土材料或结构方面研究 。 1 J 1J 1 J 1 J 1 J