缓粘结预应力钢绞线与混凝土粘结性能试验研究.pdf

第 43 卷 第 2 期 2013 年 1 月下 建筑结构 Building Structure Vol 43 No 2 Jan 2013 缓粘结预应力钢绞线与混凝土粘结性能试验研究 吴转琴， 尚仁杰， 洪光， 夏京亮， 寅志强 ( 中冶建筑研究总院有限公司， 北京 100088) 摘要缓粘结预应力钢绞线与混凝土之间的粘结锚固性能关系到缓粘结预应力混凝土结构的受力， 通过对 8 个 试件的拉拔试验， 研究了缓粘结预应力钢绞线与混凝土之间的粘结锚固性能， 测得了钢绞线拉力与滑移量之间的 关系曲线。试验证明， 缓粘结钢绞线外包护套的横肋高度直接影响到缓粘结钢绞线与混凝土之间的粘结性能， 横 肋越高， 钢绞线从混凝土试件中拔出的拉拔力越大， 粘结性能越好。试验结果对缓粘结钢绞线的制作和缓粘结预 应力混凝土结构设计和工程应用提供参考。 关键词缓粘结预应力钢绞线;粘结锚固性能;拉拔试验 中图分类号: TU378. 8文献标识码: A 文章编号: 1002- 848X( 2013) 02- 0068- 03 Experimental study on cohesive property between retard- bonded prestressing steel strand and concrete Wu Zhuanqin，Shang Renjie，Hong Guang，Xia Jingliang，Yin Zhiqiang (Central Research Institute of Building and Construction，MCC Group Co，Ltd，Beijing100088，China) Abstract: The cohesive anchorage property between retard-bonded prestressing steel strand and concrete is important to the retard-bonded prestressed concrete structure The pull-out experiments of 8 test specimens were carried out to study the cohesive anchorage property of retard-bonded prestressing steel strand，and the curves of load versus slide displacement were obtained It is shown that the cohesive anchorage property is affected by the height of the transverse rib directly The higher the transverse rib is，the larger the pull-out force would be The study provides a reference for the fabrication of the retard-bonded prestressing steel strand and the design of the retard-bonded prestressed concrete structure Keywords: retard-bonded prestressing steel strand;cohesive anchorage property;pull-out experiment 作者简介: 吴转琴， 硕士， 教授级高级工程师， 一级注册结构工程师， Email: wuzhuanqin 263 net。 0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 图 1缓粘结预应力钢绞线构造 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， 第 43 卷 第 2 期吴转琴， 等 缓粘结预应力钢绞线与混凝土粘结性能试验研究 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到设计强度 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。 图 2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。 图 3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 fcu= 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 1 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 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 u= FU/( 15. 2 76 ) = 1. 74MPa 和 u= 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 u = 图 4试件荷载-滑移曲线 试验结果表 1 编号 F1 0/kN1 0/MPaFU/kNU/MPa MG- 16. 321. 74 MG- 28. 122. 24 MG- 312. 403. 42 MG- 422. 06. 0722. 006. 07 MG- 525. 26. 9529. 008. 00 MG- 623. 846. 5730. 458. 40 MG- 720. 405. 6225. 907. 14 MG- 816. 464. 5422. 806. 29 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 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 96 建筑结构2013 年 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。 图 5荷载-滑移曲线 ( 日本缓粘结筋) 图 6环氧涂层钢筋 锚固性能 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。 参考文献 1陶学康 21 世纪的混凝土及预应力混凝土新技术 国际结构混凝土协会第一届大会有关内容介绍J 施工技术， 2003， 32( 7) : 1- 5 2李佩勋 缓粘结预应力综合技术的研究和发展J 工业建筑， 2008， 38( 11) : 1- 5 3熊小林 缓粘结预应力体系施工工艺研究D 南京: 东南大学， 2006 4忻鼎康， 张燕平， 胡祖光 缓凝型预应力应用技术研究 R 上海: 上海建科预应力技术工程有限公司， 2006 5徐有邻， 刘立新， 管品武， 等 环氧树脂涂层钢筋锚固 性能及设计方法J 水运工程， 1999， 307( 8) : 33- 37 第十一届全国桩基工程学术会议一号通知 第十一届全国桩基工程学术会议将于 2013 年 10 月 16 18 日在江苏宜兴召开， 将对我国近年来桩基工程领域的最 新研究进展进行广泛的学术交流。 一、 主办单位: 中国土木工程学会土力学及岩土工程分会桩基础学术 委员会 中国工程建设标准化协会地基基础专业委员会 江苏省土木建筑学会 二、 承办单位: 宜兴市建设局 建基建设集团有限公司 浙江理工大学 三、 会议议题: 1) 理论与试验研究; 2) 桩基工程设计研究与实践; 3) 桩 基施工技术与质量控制; 4) 高铁、 路桥、 码头工程中的桩基技 术; 5) 特殊岩土中的桩基工程; 6) 桩基工程事故处理与典型 案例; 7) 基桩检测与桩基风险评估; 8) 桩基工程技术标准有 关问题。 四、 论文格式要求: 1) 论文字数一般不超过 6000 字( 含图表与公式) 。本次 会议录用论文将在岩土工程学报 2013 年增刊上发表， 来 稿请严格按照岩土工程学报 的论文模板进行排版; 2) 寄 两份打印稿和一份电子文本， 论文中请务必注明详细通讯地 址、 邮编、 联系电话及 Email 地址。 五、 重要日期: 2013 年 5 月 15 日前提交论文全文( 以当地邮戳为准) 2013 年 5 月 31 日前通知作者是否录用 2013 年 6 月 15 日前提交修改后的论文 2013 年 10 月 16 18 日会议召开 六、 会议展位设立: 会议期间将设立标准展位， 展览内容主要包括桩基工程 施工和检测的机械、 设备、 仪器与工艺， 新桩型， 桩基计算分 析软件， 工程案例宣传等。欢迎各相关单位参展。 七、 联系方法: ( 1) 论文投稿及相关事宜请联系: 中国建筑科学研究院地基所李大展 ( 信封或邮件上请注明“第十一届全国桩基工程学术会 议” 字样) 地址: 北京市北三环东路 30 号邮编: 100013 联系电话: [phone]传真: [phone] 电子邮箱: lidazhan22 163 com ( 2) 设立展位及其他会务事宜请联系: 建基建设集团有限公司陈颖萍王介中 ( 信封或邮件上请注明“第十一届全国桩基工程学术会 议” 字样) 地址: 江苏宜兴市下邾街邮编: 214263 联系电话: [phone]( 陈颖 平) 13961503003( 王介中) 传真: [phone] 电子邮箱: 1508481358 qq com 07