鋼筋預埋深度對握裹力的影響研究

鄧斌，趙洪春，伍賢翠

（重慶建工第二建設有限公司，重慶 400030）

引言

影響鋼筋混凝土握裹力的因素很多，包括混凝土的抗壓強度、鋼筋的直徑、鋼筋的錨固長度和肋部形狀、鋼筋的銹蝕程度等等[1]。筆者通過大量調研和工作實踐發(fā)現，在特定混凝土試件上埋入鋼筋的深度越大，其握裹力也越大，因而，不管鋼筋埋入試件中有多深，只要測試出其握裹力的強度值，便可以確定鋼筋在與試件混凝土強度相同的工程構件中的握裹力是否滿足設計的要求。

為了深入研究鋼筋握裹力的影響因素，作為拓展研究，筆者在重慶市南川工業(yè)園區(qū)某新建廠房項目停工復建前，進行了鋼筋氧化皮對握裹力的影響的相關試驗。本實驗主要選取了HRB400級兩種不同直徑的鋼筋對其預埋不同的深度進行研究，以此來了解對其握裹力的影響。

1 配合比及原材料

1.1 混凝土配合比（C30）（表1）

表1 混凝土配合比（單方用量，kg）

1.2 鋼筋

試驗采用HRB400級帶肋鋼筋，鋼筋直徑分別為Φ16和Φ20，鋼筋具體性質見表2和表3。

表2 鋼筋的性質一

表3 鋼筋的性質二

1.3 其他材料

實驗中使用的混凝土拌合用水均為實驗室自來水，且未經處理；水泥為拉法基42.5R普通硅酸鹽水泥；實驗使用機制砂、S95礦渣粉和珞璜電廠粉煤灰，使用的混凝土外加劑為科之杰的point-400型減水劑。

2 試驗方法

2.1 最大試驗荷載及加載方式

按照試件鋼筋的規(guī)格HRB400級Φ16和Φ20鋼筋的強度標準值計算出最大試驗荷載Pmax，每級加載量為0.1Pmax[3]，然后逐級連續(xù)加載，鋼筋預埋深度分別為鋼筋直徑的7.5d、10d、15d、20d，用以考查不同預埋深度對鋼筋握裹力的影響。

2.2 終止試驗條件

（1）達到鋼筋的屈服強度時，為進一步了解混凝土對鋼筋的握裹力情況，應繼續(xù)對試件進行加載，直至達到鋼筋極限抗拉強度。

（2）鋼筋從混凝土試件中拔出。

（3）混凝土試件出現破壞。

3 實驗結果及分析

兩種鋼筋的理論公稱屈服最大荷載分別是Φ16為80.4kN、Φ20為125.7kN，實際測試最大屈服荷載是Φ20為100.5kN，Φ20為149.2kN。

3.1 預埋深度對HRB400級直徑為Φ16鋼筋握裹力的影響

通過實驗，可以發(fā)現，隨著預埋深度的增加，鋼筋與混凝土之間的握裹力逐漸變大，達到試驗終止的條件也發(fā)生變化。在預埋深度較小的情況下，握裹力會小于鋼筋的屈服荷載，此時會出現膠混破壞情況，隨著預埋深度的增加，握裹力逐漸會大于鋼筋的屈服荷載，可以滿足結構對握裹力的要求。以下各圖（圖1～圖4）為Φ16鋼筋在不同預埋深度下的荷載與變形之間的數據擬合，利用該曲線得出的在不同預埋深度下的鋼筋握裹強度見表4（其中，R2為曲線擬合回歸系數，下同）:

圖1 荷載與形變的關系(7.5d)

圖2 荷載與形變的關系(10d)

圖3 荷載與形變的關系(15d)

圖4 荷載與形變的關系(20d)

通過曲線計算出在形變0.01mm、0.05mm、0.10mm時的荷載，利用公式τ=計算出握裹強度[4]，見表4。

表4 握裹強度與預埋深度的關系

通過表4可以看出，隨著預埋深度的增加，鋼筋與混凝土之間的握裹強度逐漸變大，因此，在有效荷載內，Φ16鋼筋與混凝土之間的握裹力是隨著預埋深度的增加而變大的，對于HRB400級Φ16的鋼筋，在有效荷載與C30混凝土中，預埋深度與握裹強度之間的關系大致符合曲線y=0.011x2-0.094x+3.203(R2=0.999)，其中，y為鋼筋與混凝土之間的握裹強度，x為預埋深度與鋼筋直徑Φ的比值。

3.2 預埋深度對HRB400級直徑為Φ20鋼筋握裹力的影響

以下各圖（圖5～圖8）為Φ20鋼筋在不同預埋深度下的荷載與變形之間的數據擬合，利用該曲線得出的在不同預埋深度下的鋼筋握裹強度見表5。

圖5 荷載與形變的關系(7.5d)

圖6 荷載與形變的關系(10d)

圖7 荷載與形變的關系(15d)

圖8 荷載與形變的關系(10d)

通過曲線計算出在形變0.01mm、0.05mm、0.10mm時的荷載，利用公式τ=計算出握裹強度見表5。

表5 握裹強度與預埋深度的關系

通過表5可以看出，隨著預埋深度的增加，鋼筋與混凝土之間的握裹強度也逐漸變大。因此，在有效荷載內，Φ20鋼筋與混凝土之間的握裹力隨著預埋深度的增加而變大。對于HRB400級Φ20的鋼筋，在有效荷載和C30混凝土中，預埋深度與握裹強度之間的關系大致符合曲線y=-0.006x2+0.360x+1.753(R2=0.977)，其中，y為鋼筋與混凝土之間的握裹強度，x為預埋深度與鋼筋直徑Φ的比值。

4 結論

（1）在C30混凝土中，對于HRB400級直徑為16mm的鋼筋在預埋深度達到15d左右時，鋼筋握裹力大于鋼筋實際屈服荷載；直徑為20mm的鋼筋在預埋深度大于10d左右時，鋼筋握裹力大于鋼筋實際屈服荷載。

（2）在C30混凝土中，HRB400級Φ16和Φ20兩種鋼筋的握裹強度y與其預埋深度和直徑的比值x分別有如下近似關系式:

[1]周萬良，周士瓊，李益進，等.水膠比及超細粉煤灰摻量對高性能混凝土鋼筋握裹力的影響[J].混凝土，2002(11):42-44.

[2]李曉之，田穩(wěn)苓，孫文君.鋼筋植筋粘結錨固性能的拉拔試驗研究[J].河北工業(yè)大學學報，2010，39(4):113-118.

[3]杜建輝，趙俠.氧化皮對鋼筋握裹力的影響淺探[J].廣東建材，2006(7):119-120.

[4]中華人民共和國交通部.JTJ270-98水運工程混凝土試驗規(guī)程[S].北京:人民交通出版社，2004.