高溫后HRB500鋼筋與混凝土黏結(jié)性能退化研究

陳俊，張白, 2，楊鷗，楊才千

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高溫后HRB500鋼筋與混凝土黏結(jié)性能退化研究

陳俊1，張白1, 2，楊鷗3，楊才千1

(1. 湘潭大學(xué) 土木工程與力學(xué)學(xué)院，湖南 湘潭 411105；2. 東南大學(xué) 土木工程學(xué)院，江蘇 南京 211189；3. 湖南大學(xué) 土木工程學(xué)院，湖南 長沙 410082)

為研究高溫對HRB500鋼筋與混凝土黏結(jié)性能的影響，通過25個中心拔出試驗，研究不同溫度作用后(20，200，400，600和800 ℃)HRB500鋼筋與混凝土的黏結(jié)性能退化規(guī)律。研究結(jié)果表明：隨著溫度升高，HRB500鋼筋與混凝土間黏結(jié)強(qiáng)度、黏結(jié)剛度逐漸下降，極限黏結(jié)應(yīng)力對應(yīng)的滑移量在600 ℃前有所減小，600 ℃后逐漸增加。與普通鋼筋相比，高溫后HRB500鋼筋與混凝土間黏結(jié)強(qiáng)度下降更為緩慢?；谠囼灲Y(jié)果，分析了高溫對混凝土抗壓強(qiáng)度、HRB500鋼筋殘余強(qiáng)度、HRB500鋼筋與混凝土黏結(jié)強(qiáng)度的影響，回歸獲得高溫后混凝土抗壓強(qiáng)度、高強(qiáng)鋼筋殘余強(qiáng)度與黏結(jié)強(qiáng)度的關(guān)系式，并建立高溫后HRB500鋼筋與混凝土的黏結(jié)應(yīng)力?滑移本構(gòu)方程。

高溫；HRB500鋼筋；混凝土；黏結(jié)強(qiáng)度；本構(gòu)方程

鋼筋與混凝土之間可靠的黏結(jié)是保證2種性質(zhì)不同的材料能共同工作并發(fā)揮出各自優(yōu)勢的前 提[1]。高溫作用下，鋼筋和混凝土的材料性能發(fā)生變化，導(dǎo)致兩者之間可靠的黏結(jié)性能受到嚴(yán)重的影響，鋼筋與混凝土之間可靠的黏結(jié)破壞后對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的承載能力產(chǎn)生直接的影響，因而對高溫作用后鋼筋與混凝土黏結(jié)性能的研究受到國內(nèi)外的廣大學(xué)者的青睞。國內(nèi)外學(xué)者對高溫后鋼筋和混凝土的黏結(jié)性能已進(jìn)行了一系列的研究。結(jié)果表明，隨溫度的升高，其極限黏結(jié)應(yīng)力(黏結(jié)強(qiáng)度)整體呈現(xiàn)出逐漸下降的趨勢，但也有一些結(jié)論還存有較大的差異。一些學(xué)者認(rèn)為黏結(jié)強(qiáng)度對應(yīng)的滑移值(峰值滑移)隨溫度的升高有所增加[2?7]，另外一些學(xué)者認(rèn)為峰值滑移隨溫度的升高會有所下降[8?9]。Haddad等[10]則認(rèn)為，對于配箍試件而言，其峰值滑移隨溫度的升高呈現(xiàn)出先下降后增長的趨勢，其規(guī)律并不明顯。此外，針對高強(qiáng)鋼筋與混凝土黏結(jié)性能的研究近年來也取得了豐碩的成果[11?15]。但關(guān)于高強(qiáng)鋼筋與混凝土高溫后黏結(jié)性能的研究還較少，肖建莊等[16]通過對高溫后高性能混凝土與細(xì)晶粒鋼筋的黏結(jié)性能進(jìn)行了研究，并分析了黏結(jié)強(qiáng)度與混凝土抗壓強(qiáng)度的關(guān)系。而對于高溫后高強(qiáng)鋼筋與普通混凝土的研究尚缺乏，且上述研究均未分析黏結(jié)強(qiáng)度與鋼筋的關(guān)系，加之影響?zhàn)そY(jié)強(qiáng)度的因素較多，破壞機(jī)理復(fù)雜，尤其是試驗技術(shù)以及試驗儀器精度等方面的差異，因而對高溫后高強(qiáng)鋼筋與普通混凝土的黏結(jié)性能退化規(guī)律進(jìn)行研究具有重要的指導(dǎo)意義。為此，為考察溫度對HRB500鋼筋與混凝土黏結(jié)性能退化的影響，通過25個中心拔出試件的試驗，獲得了不同溫度作用后(20，200，400，600和800 ℃)HRB500鋼筋與混凝土的黏結(jié)性能退化規(guī)律，進(jìn)一步建立混凝土殘余抗壓強(qiáng)度、HRB500鋼筋殘余屈服強(qiáng)度、HRB500鋼筋殘余極限強(qiáng)度與黏結(jié)強(qiáng)度的關(guān)系，采用回歸分析提出其高溫后黏結(jié)強(qiáng)度的計算公式，并建立高溫后高強(qiáng)鋼筋與混凝土間黏結(jié)?滑移(-s)本構(gòu)模型。

1 試驗概況

1.1 試件制作

根據(jù)RLEMTC9-RC試驗標(biāo)準(zhǔn)，采用中心拉拔試件測試其黏結(jié)性能，試件尺寸采用200 mm×200 mm×200 mm，試件內(nèi)錨固鋼筋采用直徑為20 mm的HRB500變形鋼筋，澆筑于立方體試件中心位置，內(nèi)配置三道Φ6@50的橫向箍筋以模擬工程實際中梁的箍筋加密區(qū)，鋼筋黏結(jié)錨固長度=2(較小黏結(jié)段可近似認(rèn)為黏結(jié)應(yīng)力分布均勻，由此測定的黏結(jié)強(qiáng)度比較準(zhǔn)確)，試件非黏結(jié)段采用PVC管包裹，PVC管兩端用泡沫膨脹劑堵塞以確保該段鋼筋與混凝土之間無黏結(jié)，試件幾何尺寸如圖1所示。此外，拉拔試件考慮溫度的影響，采用20 ℃(常溫)、200，400，600和800 ℃5個溫度等級，每組5個，共25個試件。

單位：mm

1.2 試驗方法

試件澆水養(yǎng)護(hù)28 d并于室內(nèi)干燥2個月后進(jìn)行高溫煅燒試驗。試件加熱裝置采用裝配式復(fù)合加熱爐，爐內(nèi)初始溫度為室溫，升溫速率為 10 ℃/min[17?18]，升至設(shè)定溫度后恒溫3 h，Bing?l等[5]通過對高溫下拉拔試件內(nèi)外溫度場進(jìn)行測試，結(jié)果表明恒溫3 h后試件內(nèi)外溫度場基本達(dá)到一致。此外，由于鋼筋直接暴露在火爐膛中，故認(rèn)為黏結(jié)面溫度與火爐膛溫度相同，從而可通過爐膛溫度對黏結(jié)面溫度進(jìn)行控制[18]，待試件自然冷卻至室溫，打開爐門，取出試件進(jìn)行拉拔試驗。

中心拔出試驗在WA-1000B型電液式萬能試驗機(jī)上進(jìn)行。中心拔出試驗裝置如圖2所示。在加載端和自由端分別安裝2個高精度位移計測量試件兩端的相對滑移值，加載端下部安裝一個穿心力傳感器采集拉拔力。本試驗采用美國NI高精度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，采樣頻率2 048 Hz。拉拔力加載速率設(shè)定為0.18~0.2 kN/s，隨溫度升高加載速率適當(dāng)減小。

(a) 示意圖；(b) 裝置

1.3 高溫后鋼筋與混凝土材性試驗

試件原材料為：42.5級普通硅酸鹽水泥；粒徑5~25 mm的石灰石碎石，天然河砂(中砂)，細(xì)度模數(shù)為2.84；普通自來水。其配合比為水泥:砂:石:水=1:0.92:1.95: 0.4。

按照《普通混凝土力學(xué)性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》 (GB/T50081—2002)，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28 d后測得不同溫度作用后混凝土立方體抗壓強(qiáng)度cu及拉拔鋼筋的屈服強(qiáng)度y，極限強(qiáng)度u如表1所示。

表1 高溫后鋼筋與混凝土的力學(xué)性能

2 試驗結(jié)果與分析

2.1 試驗現(xiàn)象及結(jié)果

高溫作用后，試件外觀特征如表2所示。

因箍筋約束，不同溫度作用后的試件均表現(xiàn)為鋼筋被緩慢拔出而破壞，呈刮犁式破壞形態(tài)，如圖3所示。

表2 試件外觀特征

圖3 高溫后試件破壞現(xiàn)象

中心拔出試驗的試驗結(jié)果如表3所示，(其中試件編號TB800-4表示受火溫度為800 ℃下第4個試件，此外，試件TB20-1，TB20-4，TB200-4和TB800-1因數(shù)據(jù)超過平均值15%視為無效試件予以剔除，在下文試驗結(jié)果及圖5中未給出)。

表3 試件試驗結(jié)果

注：1) 無效試件TB20-1，TB20-4，TB200-4，TB800-1未給出；2) 鋼筋軸向應(yīng)力遠(yuǎn)小于其鋼筋屈服強(qiáng)度

2.2 界面黏結(jié)應(yīng)力?滑移曲線

鋼筋與混凝土的黏結(jié)強(qiáng)度u可由式(2)計算 得到：

式中：u為黏結(jié)強(qiáng)度，MPa；u為極限荷載，kN；為錨固長度，mm；為鋼筋直徑，mm。

根據(jù)式(3)計算得到的鋼筋軸向應(yīng)力()來判斷拉拔鋼筋是否達(dá)到屈服。

典型的黏結(jié)?滑移曲線如圖4所示(該曲線為試件TB-800-4的黏結(jié)?滑移曲線)。在試件加載初期，黏結(jié)應(yīng)力主要由化學(xué)膠著力與摩擦力共同提供，因此在拉拔力較小時加載端滑移很小，自由端基本無滑移；隨著拉拔力的增大，化學(xué)膠著力逐漸被破壞，此時自由端開始滑移，黏結(jié)應(yīng)力主要表現(xiàn)為鋼筋表面凸出的肋與混凝土間的機(jī)械咬合力[8]，隨著拉拔力繼續(xù)加大，滑移值也隨之增加，最終在箍筋的約束作用下試件產(chǎn)生鋼筋被拔出破壞。此外，在上升段，加載端與自由端相對位移逐漸增加；達(dá)到極限黏結(jié)力后其相對位移又逐漸減少；到達(dá)殘余黏結(jié)段后其相對位移基本不變。主要原因是黏結(jié)應(yīng)力的增大導(dǎo)致上下位移計間鋼筋變形及混凝土自身壓縮變形增加；達(dá)到極限黏結(jié)力后，隨著拉拔力的減小，鋼筋與混凝土彈性變形得到恢復(fù)，到殘余黏結(jié)段時，相對位移主要包括殘余黏結(jié)力產(chǎn)生的變形以及鋼筋和混凝土本身的塑性變形。

圖5給出了不同溫度作用后試件的-曲線(為加載端與自由端滑移平均值)。圖6為高溫作用后均值黏結(jié)?滑移曲線。由圖6可知，隨著溫度升高，鋼筋與混凝土間黏結(jié)強(qiáng)度、殘余黏結(jié)力和黏結(jié)剛度逐漸下降，且曲線下降段隨著溫度升高而逐漸平緩；以600 ℃為界，峰值滑移有一個先減少后增長的過程，如圖7所示。主要原因是600 ℃前隨著溫度的升高，極限黏結(jié)力下降導(dǎo)致鋼筋變形減小，從而加載端與自由端相對變形減小，加之黏結(jié)剛度下降較小，導(dǎo)致達(dá)到極限黏結(jié)力時滑移值有所下降，而600℃后，黏結(jié)剛度下降明顯，加之混凝土超過450 ℃后塑性變形增大[18]，能提供較大的變形能力，因此達(dá)到極限黏結(jié)應(yīng)力時能產(chǎn)生較大的滑 移值。

圖4 試件TB-800-4的黏結(jié)滑移曲線

(a) 20 ℃; (b) 200 ℃; (c) 400 ℃; (d) 600 ℃; (e) 800 ℃

圖6 不同溫度作用后試件均值黏結(jié)-滑移曲線

圖7 不同溫度作用后試件峰值滑移均值

為研究高溫對初滑移階段(=0.005，0.010，0.020，0.050，0.100和0.200 mm)黏結(jié)應(yīng)力的影響。將同一滑移量下黏結(jié)應(yīng)力隨溫度的變化曲線繪于圖8。研究表明：初始黏結(jié)剛度(當(dāng)<0.05 mm時)[16]受高溫作用影響顯著。這是由于當(dāng)滑移值很小時，黏結(jié)力主要由化學(xué)膠結(jié)作用提供；而當(dāng)溫度較低(≤200 ℃)時膠結(jié)作用開始破壞；當(dāng)溫度超過200 ℃后，相應(yīng)的黏結(jié)應(yīng)力明顯下降，400 ℃后初滑移對應(yīng)的黏結(jié)應(yīng)力基本為0。隨著滑移值逐漸增大(當(dāng)>0.05 mm時)，黏結(jié)作用主要由機(jī)械咬合力提供，即鋼筋橫肋和混凝土間的相互擠壓作用，此時受混凝土抗壓強(qiáng)度的影響明顯；當(dāng)溫度超過200 ℃后，黏結(jié)剛度下降顯著，其變化規(guī)律基本與混凝土抗壓強(qiáng)度變化規(guī)律相似。

圖8 溫度對不同滑移量時黏結(jié)應(yīng)力的影響

3 混凝土殘余抗壓強(qiáng)度、鋼筋殘余強(qiáng)度與黏結(jié)強(qiáng)度的關(guān)系

3.1 混凝土殘余抗壓強(qiáng)度與黏結(jié)強(qiáng)度的關(guān)系

圖9 高溫后混凝土相對殘余強(qiáng)度隨溫度的變化情況

圖10 黏結(jié)強(qiáng)度和混凝土抗壓強(qiáng)度對比

圖11 和隨溫度變化規(guī)律

在試驗的基礎(chǔ)上，可建立HRB500鋼筋與混凝土之間的黏結(jié)強(qiáng)度與混凝土抗壓強(qiáng)度的關(guān)系如下：

3.2 HRB500高強(qiáng)鋼筋殘余強(qiáng)度與黏結(jié)強(qiáng)度的關(guān)系

圖12 高溫后鋼筋相對屈服強(qiáng)度隨溫度變化曲線

圖13 高溫后鋼筋相對極限強(qiáng)度隨溫度變化曲線

圖14 tu/fu和tu/fy隨溫度變化規(guī)律

圖15 、 隨溫度變化規(guī)律

根據(jù)高溫后HRB500鋼筋強(qiáng)度、混凝土抗壓強(qiáng)度與黏結(jié)強(qiáng)度的關(guān)系曲線，進(jìn)行回歸擬合分析可建立如下關(guān)系式：

1) HRB500鋼筋屈服強(qiáng)度與黏結(jié)強(qiáng)度的關(guān)系：

2) HRB500鋼筋極限強(qiáng)度與黏結(jié)強(qiáng)度的關(guān)系：

4 高溫后平均黏結(jié)應(yīng)力?滑移本構(gòu)模型

基于黏結(jié)?滑移曲線上升段與下降段趨勢的多變性，相關(guān)學(xué)者認(rèn)為采用分段函數(shù)來模擬黏結(jié)?滑移曲線具有一定的適用性。其中較為常見的擬合公式如式(7)所示[7, 31?32]。本文亦采用該公式對高溫后高強(qiáng)鋼筋與混凝土平均黏結(jié)?滑移曲線進(jìn)行擬合。

式中：為黏結(jié)應(yīng)力，MPa；為滑移值，mm；u為黏結(jié)強(qiáng)度，MPa；u為峰值滑移，mm。

通過對已有試驗數(shù)據(jù)的擬合分析，得到溫度因素下式(7)中參數(shù)為0.316，其與相關(guān)學(xué)者取值0.3較接近[7]，其表明了式(7)作為高溫后高強(qiáng)鋼筋與混凝土平均黏結(jié)?滑移本構(gòu)模型均有較好的適用性。為定值表明無量綱化黏結(jié)?滑移曲線上升段趨勢一致；參數(shù)取值見表4所示。

表4 參數(shù)b的取值

不同溫度作用后參數(shù)的變化規(guī)律繪于圖16。

圖16 參數(shù)b與不同溫度作用后的關(guān)系

試驗表明：參數(shù)整體呈現(xiàn)出隨著溫度升高而增大的趨勢；當(dāng)溫度低于600 ℃時參數(shù)增加的趨勢不明顯，600 ℃后取值明顯增加；與不同溫度作用后無量綱化黏結(jié)?滑移均值曲線(圖17)對比發(fā)現(xiàn)，參數(shù)與無量綱化黏結(jié)?滑移曲線所圍面積有關(guān)，越大，其曲線包裹的面積越大，下降段曲線越陡，表明黏結(jié)?滑移過程損失的能量越大。從圖18中試驗均值曲線與計算曲線的對比發(fā)現(xiàn)，兩者吻合較好。表明式(7)可用來模擬高溫后高強(qiáng)鋼筋與混凝土之間的黏結(jié)?滑移過程，可為以后評估鋼筋混凝土黏結(jié)?滑移提供一定的理論基礎(chǔ)。

圖17 溫度下無量綱化黏結(jié)滑移均值曲線

(a) 20 ℃；(b) 200 ℃；(c) 400 ℃；(d) 600 ℃；(e) 800 ℃

5 結(jié)論

1) 隨溫度的升高，HRB500鋼筋與混凝土間黏結(jié)強(qiáng)度結(jié)力、殘余黏結(jié)力和黏結(jié)剛度逐漸下降，且曲線下降段隨著溫度升高而逐漸平緩；以600℃為界，達(dá)到極限黏結(jié)力對應(yīng)的滑移值先減小后增加。

2) 相比于普通鋼筋，高溫后HRB500鋼筋與混凝土間黏結(jié)強(qiáng)度受溫度的影響較小。

3) 高溫后混凝土抗壓強(qiáng)度、HRB500鋼筋屈服強(qiáng)度、極限強(qiáng)度隨溫度的升高而逐漸下降。

4) 建立了混凝土抗壓強(qiáng)度、HRB500鋼筋屈服強(qiáng)度、極限強(qiáng)度與溫度之間的關(guān)系式；分析了混凝土抗壓強(qiáng)度、鋼筋強(qiáng)度黏結(jié)強(qiáng)度的關(guān)系，并提出高溫后HRB500鋼筋與混凝土的黏結(jié)?滑移本構(gòu)模型，可為不同溫度作用后HRB500鋼筋混凝土的黏結(jié)性能研究提供一定的理論參考。

[1] Ergün A, Kürklü G, Ba?p?nar M S. The effects of material properties on bond strength between reinforcing bar and concrete exposed to high temperature[J]. Construction & Building Materials, 2016(112): 691?698.

[2] 朱伯龍, 陸洲導(dǎo), 胡克旭. 高溫(火災(zāi))下混凝土與鋼筋的本構(gòu)關(guān)系[J]. 四川建筑科學(xué)研究, 1990(1): 37?43. ZHU Bolong, LU Zhoudao, HU Kexu. The constitutive relationship of concrete and steel bar under high temperatures[J]. Sichuan Institute of Building Science, 1990(1): 37?43.

[3] Diederichs U, Schneider U. Bond strength at high temperatures[J]. Magazine of Concrete Research, 1981, 33(115): 75?84.

[4] 牛向陽, 王全鳳, 楊勇新, 等. 高溫后普通混凝土與細(xì)晶粒鋼筋粘結(jié)性能試驗研究[J]. 建筑結(jié)構(gòu), 2012(3): 116?118. NIU Xiangyang, WANG Quanfeng, YANG Yongxin, et al. Experimental study on bond-anchorage properties of fine grain steel bars in common concrete after high temperature[J]. Building Structure,2012(3): 116?118.

[5] Bing?l A F, Gül R. Residual bond strength between steel bars and concrete after elevated temperatures[J]. Fire Safety Journal, 2009, 44(6): 854?859.

[6] Rami H Haddad, Linda G Shannis. Post-fire behavior of bond between high strength pozzolanic concrete and reinforcing steel[J]. Construction and Building Materials, 2004, 18(6): 425?435.

[7] YANG H, LAN W, QIN Y, et al. Evaluation of bond performance between deformed bars and recycled aggregate concrete after high temperatures exposure[J]. Construction & Building Materials, 2016(112): 885?891.

[8] 周新剛, 吳江龍. 高溫后混凝土與鋼筋粘結(jié)性能的試驗研究[J]. 工業(yè)建筑, 1995, 25(5): 37?40. ZHOU Xingang, WU Jianglong. Tests and analysis of bond performance between bars and concrete after exposed to high temperature[J]. Industrial Construction, 1995, 25(5): 37?40.

[9] 吳昊, 陳禮剛. 高溫后鋼筋混凝土粘結(jié)性能試驗研究[J]. 工業(yè)建筑, 2010, 40(2): 105?108. WU Hao, CHEN Ligang. Tests and analysis of bond performance between bars and concrete after exposed to high temperature[J]. Industrial Construction, 2010, 40(2): 105?108.

[10] Haddad R H, Al-Saleh R J, Al-Akhras N M. Effect of elevated temperature on bond between steel reinforcement and fiber reinforced concrete[J]. Fire Safety Journal, 2008, 43(5): 334?343.

[11] 毛達(dá)嶺, 劉立新, 范麗. HRB500級鋼筋粘結(jié)錨固性能的試驗研究[J]. 工業(yè)建筑, 2004, 34(12): 67?69. MAO Daling, LIU Lixin, FAN Li. Experimental study on bond-anchorage properties of HRB500 steel bars in concrete[J]. Industrial Construction, 2004, 34(12): 67?69.

[12] 歐陽煜, 賴校君. 高強(qiáng)鋼筋高強(qiáng)混凝土粘結(jié)性能的試驗與分析[J]. 工業(yè)建筑, 2007, 37(5): 77?81. OUYANG Yu, LAI Xiaojun. Experimental study on bonding properties between high strength reinforcing bar and high strength concrete[J]. Industrial Construction, 2007, 37(5): 77?81.

[13] 胡玲, 楊勇新, 王全鳳, 等. HRBF500鋼筋粘結(jié)錨固性能的試驗研究[J]. 工業(yè)建筑, 2009, 39(11): 13?16. HU Ling, YANG Yongxin, WANG Quanfeng, et al. Experimental study on bond anchorage properties of HRBF500 steel bars in concrete[J]. Industrial Construction, 2009, 39(11): 13?16.

[14] 謝劍, 韓超, 宋曉程, 等. 高強(qiáng)鋼筋與高強(qiáng)混凝土粘結(jié)錨固性能試驗研究[J]. 建筑科學(xué), 2015, 31(5): 1?5. XIE Jian, HAN Chao, SONG Xiaocheng, et al. Experimental study on bonding properties between high strength reinforcing bar and high strength concrete[J]. Building Science, 2015, 31(5): 1?5.

[15] LI H T, Deeks A J, SU X Z. Experimental study on compressive bond anchorage properties of 500 MPa steel bars in concrete[J]. Journal of Structural Engineering, 2013, 139(12): 586?589.

[16] 肖建莊, 黃均亮, 趙勇, 等. 高溫后高性能混凝土和細(xì)晶粒鋼筋間粘結(jié)性能[J]. 同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版), 2009, 37(10): 1296?1301. XIAO Jianzhuang, HUANG Junliang, ZHAO Yong, et al. On bond behavior between HPC and fine grain steel bar after elevated temperatures[J]. Journal of Tongji University (Natural Science), 2009, 37(10): 1296?1301.

[17] 袁廣林, 郭操, 呂志濤. 高溫下鋼筋混凝土粘結(jié)性能的試驗與分析[J]. 工業(yè)建筑, 2006, 36(2): 57?60. YUAN Guanglin, GUO Chao, Lü Zhitao. Experimental study on bond performance of reinforced concrete after being heated at high temperature[J]. Industrial Construction, 2006, 36(2): 57?60.

[18] LI Q, HUANG X, HUANG Z, et al. Bond characteristics between early aged fly ash concrete and reinforcing steel bar after fire[J]. Construction & Building Materials, 2017, 147: 701?712.

[19] 余志武, 丁發(fā)興, 羅建平. 高溫后不同類型混凝土力學(xué)性能試驗研究[J]. 安全與環(huán)境學(xué)報, 2005, 5(5): 1?6. YU Zhiwu, DING Faxing, LUO Jianping. Experimental research on mechanical properties of different type of concrete after high temperature[J]. Journal of Safety and Environment, 2005, 5(5): 1?6.

[20] 梁愛莉, 張倩茜, 袁廣林,等.混凝土高溫后抗壓強(qiáng)度的影響因素研究[J]. 煤炭學(xué)報, 2010(12): 2049?2052.LIANG Aili, ZHANG Qianxi, YUAN Guanglin, et al. Study on the influencing factors of concrete compressive strength after elevated temperature[J]. Journal of China Coal Society, 2010(12): 2049?2052.

[21] 吳波, 袁杰, 王光遠(yuǎn). 高溫后高強(qiáng)混凝土力學(xué)性能的試驗研究[J]. 土木工程學(xué)報, 2000, 33(2): 8?12. WU Bo, YUAN Jie, WANG Guangyuan. Experimental study on the mechanical properties of HSC after high temperature[J]. China Civil Engineering Journal, 2000, 33(2): 8?12.

[22] 翟越, 艾曉芹, 鄧子辰,等. 受火溫度和冷卻方式對混凝土抗壓強(qiáng)度影響[J]. 湖南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版), 2014, 41(11): 74?80. ZHAI Yue, AI Xiaoqin, DENG Zichen, et al. Influences of cooling mode and high temperature on concrete compressive strength[J]. Journal of Hunan University (Natural Sciences), 2014, 41(11): 74?80.

[23] 鄭文忠, 羅百福, 王英. 高溫下復(fù)摻纖維RPC立方體抗壓性能研究[J]. 湖南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版), 2012, 39(11): 13?19. ZHENG Wenzhong, LUO Baifu, WANG Ying. Compressive properties of cubes reactive powder concrete with hybrid fibers at elevated temperature[J]. Journal of Hunan University (Natural Sciences), 2012, 39(11): 13?19.

[24] LIN W M, LIN T D, Powers-Couche L J. Microstructure of fire-damaged concrete[J]. Aci Materials Journal, 1996, 93(3): 199?205.

[25] Bodnárová L, Zach J, Hroudová J, et al. Methods for determination of the quality of concretes with respect to their high temperature behavior[J]. Procedia Engineering, 2013(65): 260?265.

[26] Alavi-Fard M, Marzouk H. Bond of high-strength concrete under monotonic pull-out loading[J]. Magazine of Concrete Research, 2004, 56(9): 545?557.

[27] 余志武, 王中強(qiáng), 史召鋒. 高溫后新Ⅲ級鋼筋力學(xué)性能的試驗研究[J]. 建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報, 2005, 26(2): 112?116. YU Zhiwu, WANG Zhongqiang, SHI Zhaofeng. Experimental research on mechanical properties of new Ⅲ grade steel bars after fire[J]. Journal of Building Structures, 2005, 26(2): 112?116.

[28] 王全鳳, 吳紅翠, 徐玉野, 等. 高溫后HRBF500細(xì)晶粒鋼筋力學(xué)性能試驗研究[J]. 建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報, 2011, 32(2): 120?125. WANG Quanfeng, WU Hongcui, XU Yuye, et al. Experimental research on material properties of HRBF 500 after high temperature[J]. Journal of Building Structures, 2011, 32(2): 120?125.

[29] 吳波, 梁悅歡. 高溫后混凝土和鋼筋強(qiáng)度的統(tǒng)計分析[J]. 華南理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版), 2008, 36(12): 13?20.WU Bo, LIANG Yuehuan. Statistic analysis of strengths of concrete and steel bars at elevated temperature treatment[J]. Journal of South China University of Technology (Natural Sciences), 2008, 36(12): 13?20.

[30] 沈蓉, 鳳凌云, 戎凱. 高溫(火災(zāi))后鋼筋力學(xué)性能的評估[J]. 四川建筑科學(xué)研究, 1991(2): 5?9.SHEN Rong, FENG Lingyun, RONG Kai. Evaluation of mechanical properties of steel after high temperature (fire) [J]. Sichuan Institute of Building Science, 1991(2): 5?9.

[31] Prince M J R, Singh B.Bond behavior of normal-and high-strength recycled aggregate concrete[J]. Structural Concrete, 2015, 16(1): 56?70.

[32] XIAO J, Falkner H. Bond behavior r between recycled aggregate concrete and steel rebars[J]. Construction & Building Materials, 2007, 21(2): 395?401.

Deterioration of bond performance between HRB500 reinforcing bar and concrete after high temperature

CHEN Jun1, ZHANG Bai1, 2, YANG Ou3, YANG Caiqian1

(1. College of Civil Engineering and Mechanics, Xiangtan University, Xiangtan 4 11105, China;2. School of Civil Engineering, Southeast University, Nanjing 211189, China;3. School of Civil Engineering, Hunan University, Changsha 410082, China)

The influence of material properties on bond strength between HRB500 reinforcing bar and concrete after high temperatures exposure are investigated extensively using pullout tests. The strength degradation of bonding strength between HRB500 reinforcing bar and concrete is studied systematically after the specimens being exposed to 20, 200, 400, 600 and 800 ℃. Experimental results indicated that the bond strength between HRB500 reinforcing bar and concrete decreases with increasing temperature, but the corresponding slip of bond strength decrease when temperature is below 600 ℃, and then rises when temperature exceed 600 ℃. The deterioration of bond strength between HRB500 reinforcing bar and concrete is more sensitive than that of the specimen with normal reinforcing bar. Based on the test results, the variation law of compressive strength of concrete, residual strength of steel bars and bond strength between steel bars and concrete were analyzed after the specimens being exposed to high temperatures. Besides, the bond-slip constitutive equation with considered temperature influence was proposed based on regression analysis.

high temperature; HRB500 reinforcing bar; concrete; bond strength; constitutive equation

10.19713/j.cnki.43?1423/u.2018.11.025

TU375.4

A

1672 ? 7029(2018)11 ? 2928 ? 11

2017?09?08

國家自然科學(xué)基金面上資助項目(51578229)

楊鷗(1981?)，男，湖南寧遠(yuǎn)人，助理教授，博士，從事銹蝕鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)性能評估研究；E?mail：ouyanghnu@hnu.edu.cn

(編輯 蔣學(xué)東)