鋼筋及復(fù)合筋材料基本力學(xué)性能及錨固性能參數(shù)分析

孫嘉雯

摘要：隨著建筑行業(yè)的飛速發(fā)展，其所采用的建筑施工材料也逐漸趨于多樣化趨勢，而鋼筋混凝土作為其中應(yīng)用最為廣泛材料已逐漸滲透到各類型工程項(xiàng)目之中，需要引起相關(guān)人員高度重視。本文主要針對鋼筋復(fù)合筋材料的力學(xué)性能和錨固性能參數(shù)展開針對性研究分析。

Abstract： With the rapid development of the construction industry， the construction materials used in the construction industry are gradually becoming more diversified， and reinforced concrete as one of the most widely used materials has gradually penetrated into various types of projects， the need to cause the relevant personnel highly valued. In this paper， the mechanical properties and anchoring performance parameters of reinforced composite materials are analyzed.

關(guān)鍵詞：鋼筋復(fù)合筋材料;力學(xué)性能;錨固性能參數(shù)

Key words： reinforced composite material;mechanical properties;anchoring performance parameters

中圖分類號：TU375 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）07-0145-02

0 引言

基于目前實(shí)際情況來看，鋼筋混凝土材料作為項(xiàng)目施工主要材料已逐漸應(yīng)用到橋梁、水利及地下等方面領(lǐng)域之中，不但能承受正常荷載，還能及時應(yīng)對各種突發(fā)性荷載問題，如沖擊、爆炸及振動等，再加上其是由兩種材料組合而成的復(fù)合型材料，具備一定非線性、非均勻性特點(diǎn)，因而極容易致使鋼筋混凝土力學(xué)性能及錨固參數(shù)發(fā)生較大改變。在這種情況下，相關(guān)研究人員就應(yīng)不斷加大自身對鋼筋及復(fù)合筋材料研究力度，從而促使建筑工程整體質(zhì)量水平穩(wěn)步上升。

1 鋼筋及復(fù)合筋材料基本力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)闡述

1.1 制作試件

通常在對鋼筋及復(fù)合筋材料展開SHPB實(shí)驗(yàn)時，最常見方法便是立方形、圓柱形等，其中圓柱形往往更適用于車床精確加工環(huán)節(jié)，試樣尺寸大小主要是由其實(shí)際所需應(yīng)變率和材料整體性能來決定，而壓縮實(shí)驗(yàn)的試樣直徑一般都是桿直徑的70%左右，進(jìn)而便于充分滿足試樣直徑要求。同時與以往傳統(tǒng)低壓縮率相比較而言SHPB實(shí)驗(yàn)加工期間表面整潔性更強(qiáng)，并且平行度可能出現(xiàn)誤差始終控制在0.01mm上下，但若是脆性材料則應(yīng)控制在0.1mm范圍內(nèi)。在此以本實(shí)驗(yàn)為例，主要采用材料即為#425普通硅酸鹽水泥、中砂、小粒徑碎石等，而鋼筋混凝土標(biāo)號則包括多種，如C30、C40、C35、C50及C45等，并且還要針對不同縱筋配筋率積極展開對比分析，充分保證縱筋長度約為25mm，使其逐漸呈現(xiàn)出分層列陣形式排布，間隔距離合理約束在15mm左右即可。

1.2 實(shí)驗(yàn)測試系統(tǒng)

該種沖擊性壓縮實(shí)驗(yàn)主要操作場所便是實(shí)驗(yàn)裝置平臺，如圖1所示。具體實(shí)驗(yàn)所得出相關(guān)參數(shù)信息如下：撞擊桿總長度約為800mm左右，直徑約在38mm左右，輸入桿類型為變截面桿直徑大小分別是75mm和38mm，由小端向大端過渡實(shí)際長度約在375mm范圍內(nèi)。

在此實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下，相關(guān)研究人員在對應(yīng)變信號展開測量時，為充分確保測量準(zhǔn)確性和合理性，其應(yīng)通過電阻變片法、反射及透射等手段將其分別貼到射桿表面進(jìn)而展開測量工作，借助惠斯通電橋半橋接法保證該應(yīng)變片能夠始終黏貼于壓桿兩側(cè)位置，進(jìn)而使其二者信號測量能夠趨于同步狀態(tài)，并且還能有效攔截干擾信號。除此之外，該實(shí)驗(yàn)室裝置在進(jìn)行鋼筋混凝土沖擊壓縮操作時，因試件尺寸大小存在一定差距，進(jìn)而容易對試件受力是否均勻和制作是否存在誤差產(chǎn)生不利影響，進(jìn)而無法得到實(shí)驗(yàn)操作最佳效果。若想有效解決這一問題，就需要相關(guān)研究人員能夠及時采取波形整形方法展開改善調(diào)整，即為能在入射桿沖擊端加設(shè)波形整形器過程中，將入射脈沖積極轉(zhuǎn)變成三角形波形，從而有效避免波頭出現(xiàn)過沖情況，為實(shí)驗(yàn)操作準(zhǔn)確性提供良好保證。

1.3 實(shí)驗(yàn)操作過程

該次針對鋼筋及復(fù)合筋材料力學(xué)性能情況展開實(shí)驗(yàn)過程中，主要可劃分為八組內(nèi)容，共有至少120次實(shí)驗(yàn)操作，進(jìn)而逐漸得出基于不同應(yīng)變率下強(qiáng)度不同鋼筋混凝土材料其實(shí)際應(yīng)變曲線。在具體實(shí)驗(yàn)操作之前，相關(guān)工作人員需要先對即將使用到的儀器設(shè)備進(jìn)行標(biāo)記，標(biāo)記內(nèi)容主要包括超動態(tài)應(yīng)變儀條件下的波形、輸入桿、輸出桿波形等，一旦波形處于平整狀態(tài)，其就可以全面忽視外界干擾信號及彌散效應(yīng)可能對實(shí)驗(yàn)操作結(jié)果可能帶來影響，促使收集整理數(shù)據(jù)趨于可靠性標(biāo)準(zhǔn)。在此之后，工作人員要立即啟動測試系統(tǒng)，利用儲氣罐向壓力容器中進(jìn)行一定程度壓力氣體的注入，進(jìn)而使其逐漸達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)壓力值，撞擊桿撞擊速度也得到一定提升，從而可有效調(diào)整入射壓力條件下應(yīng)變率響應(yīng)強(qiáng)弱。尤其需要注意的一點(diǎn)就是在充分保證測試系統(tǒng)處于正常運(yùn)行狀態(tài)下，可通過開關(guān)觸動來徹底釋放高壓氣體使其撞擊入射桿，從而便于保證實(shí)驗(yàn)操作所得數(shù)據(jù)真實(shí)準(zhǔn)確。

1.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)論分析endprint

根據(jù)本次實(shí)驗(yàn)操作可以得出以下結(jié)論：第一，鋼筋混凝土在低應(yīng)變率影響下，試件會逐漸趨于完整狀態(tài)，而在高壓應(yīng)變率下則會逐漸出現(xiàn)粉碎現(xiàn)象，由此可見，鋼筋能切實(shí)增強(qiáng)試件完整性;第二，基于不同應(yīng)變率背景下，鋼筋及復(fù)合筋材料實(shí)際受壓應(yīng)力也會發(fā)生一定變化，如鋼筋及復(fù)合筋抗壓強(qiáng)度具有一定應(yīng)變率敏感性特點(diǎn)，隨著應(yīng)變率水平的不斷提高，其實(shí)際抗壓強(qiáng)度也會隨之大幅度增長;第三，實(shí)驗(yàn)操作過程中相同型號鋼筋會隨著應(yīng)變率增長抗壓強(qiáng)度也逐漸提高，而基于應(yīng)變率作用下，隨著鋼筋標(biāo)號增長，試件實(shí)際抗壓強(qiáng)度也會隨之上升。同時該次實(shí)驗(yàn)中通過對鋼筋及復(fù)合筋材料沖擊壓縮調(diào)查分析可以明確，其實(shí)際沖擊速度應(yīng)在5-50m/s之間，如圖2所示。

2 鋼筋及復(fù)合筋材料錨固性能參數(shù)有效分析

2.1 試驗(yàn)內(nèi)容

通常來說，鋼筋及復(fù)合筋材料錨具具有一定多樣化特點(diǎn)，如圖3所示。本次實(shí)驗(yàn)采取錨具主要是由復(fù)合材料設(shè)備制造有限公司所具體提供的復(fù)合筋，直徑大小6mm左右，抗伸拉彈性約為147GPa，而粘結(jié)材料則具體采用植筋膠，包括A、B型號兩種，其二者抗拉強(qiáng)度均為24MPa左右，但B型植筋膠與A型植筋膠相比較而言存在最大優(yōu)勢便是其具有良好時效性和密實(shí)性特點(diǎn)，而且還能在膠體初凝之前就順利完成灌膠工作。除此之外，該次試驗(yàn)主要采用錨具試件膠體厚度需要嚴(yán)格控制約束在2mm左右，金屬筒實(shí)際長度包括350、400、450、500mm等四種類型，夾片長度則包括55、65、80、90、100mm等五種結(jié)構(gòu)。

2.2 試驗(yàn)結(jié)果分析

根據(jù)對本次試驗(yàn)操作結(jié)果的深入化研究分析可以了解到，試件破壞形式具體包含兩種類型，即為錨固區(qū)域破壞和筋材區(qū)域斷裂，其中錨固區(qū)域破壞又包括金屬筒彎曲和筋粘結(jié)移動;而筋材區(qū)域斷裂則又包括筋材炸散式破壞和筋材脆斷等內(nèi)容。同時基于對錨固應(yīng)力情況了解到，復(fù)合筋筋材容易受到拉應(yīng)力影響，如果受拉應(yīng)力低于1000MPa表示該變片測量數(shù)值與計(jì)算數(shù)值存在差距較小，但如果受拉應(yīng)力超出1000MPa則說明該變片測量數(shù)值要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出計(jì)算數(shù)值。除此之外，基于夾片位置角度來說，其常見夾片位置包括三種，即為金屬筒受荷端、中間端及自由端等，其中不同夾片位置其對于錨固性能參數(shù)變化也是有著相應(yīng)影響，如當(dāng)夾片位于受荷端位置時，金屬筒需要承受大量壓力，一旦壓力嚴(yán)重超出標(biāo)準(zhǔn)范圍便會致使金屬筒逐漸出現(xiàn)彎曲，從而對錨固性能參數(shù)起到一定破壞作用;而當(dāng)夾片位于自由端時，金屬筒承受壓力長度就為0，而錨具也逐漸向受拉區(qū)域過渡，當(dāng)拉力較大時，便容易對金屬筒產(chǎn)生破壞。由此可以了解到，夾片位置應(yīng)盡可能避免出現(xiàn)于兩端位置，進(jìn)而充分保證其受拉區(qū)域長度超過受壓區(qū)域長度。

3 結(jié)束語

總之，通過針對鋼筋及復(fù)合筋材料展開的力學(xué)性能和錨固性能參數(shù)試驗(yàn)操作可以了解到，鋼筋及復(fù)合筋材料作為目前建筑施工中應(yīng)用最為廣泛材料之一需要引起高度重視，因而相關(guān)研究人員就要對其力學(xué)性能和錨固參數(shù)展開不斷創(chuàng)新型研究探討，從而便于最大限度提升鋼筋及復(fù)合筋實(shí)際應(yīng)用性能。

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