高溫后鋼筋與玄武巖纖維混凝土黏結(jié)性能

趙燕茹， 劉 明， 王 磊， 石國(guó)星

(1.內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院， 呼和浩特 010051； 2.內(nèi)蒙古電力(集團(tuán))有限責(zé)任公司培訓(xùn)中心， 呼和浩特 010010)

隨著社會(huì)的發(fā)展，應(yīng)用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的建筑越來(lái)越廣泛，目前最重要的是提高鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的工作性能來(lái)確保人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。鋼筋混凝土要擁有良好的工作性能的前提就是要有良好的黏結(jié)性能，許多學(xué)者就怎樣改善鋼筋與混凝土之間的黏結(jié)性能問(wèn)題展開(kāi)了研究。吳立朋等[1]通過(guò)在混凝土中加入適量粉煤灰發(fā)現(xiàn)適量粉煤灰的加入可以改善鋼筋混凝土的黏結(jié)性能，而且運(yùn)用聲發(fā)射和交流阻抗譜技術(shù)可定量分析黏結(jié)損傷的發(fā)展。Zhang等[2]發(fā)現(xiàn)地質(zhì)聚合物鋼筋混凝土與普通鋼筋混凝土相比能表現(xiàn)出更好的黏結(jié)性能。但是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在火災(zāi)高溫等情況下，其黏結(jié)性能會(huì)發(fā)生顯著的變化[3-6]，使得鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、耐久性降低。研究發(fā)現(xiàn)混凝土中加入纖維可改善混凝土的抗高溫性能以及提高鋼筋與混凝土之間的黏結(jié)性能[7-9]。陳良豪[9]研究了高溫后摻聚丙烯纖維高性能混凝土的黏結(jié)性能，發(fā)現(xiàn)在高性能混凝土中摻入適量聚丙烯纖維不僅能有效提高鋼筋與混凝土的極限黏結(jié)強(qiáng)度而且對(duì)混凝土的延性也有一定的提升。王邦[8]研究了高溫后鋼筋與鋼纖維混凝土黏結(jié)性能，發(fā)現(xiàn)在混凝土中加入鋼纖維對(duì)混凝土的強(qiáng)度和鋼筋與混凝土的黏結(jié)性能有明顯的提高和改善作用，但是隨著溫度的升高，鋼筋與鋼纖維混凝土的初始黏結(jié)強(qiáng)度和極限黏結(jié)強(qiáng)度逐漸降低，兩者呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)。

玄武巖纖維是將玄武巖經(jīng)過(guò)1 500 ℃左右高溫熔融后通過(guò)鉑銠合金拉絲漏板拉制而成，其本身就具有耐高溫、耐腐蝕、強(qiáng)度高等特點(diǎn)[10]，而且價(jià)格低廉容易獲取，所以應(yīng)用到混凝土中可以提高混凝土的高溫力學(xué)性能和耐久性。王振山等[10]研究了玄武巖纖維混凝土的力學(xué)性能，發(fā)現(xiàn)在混凝土中加入少量玄武巖纖維對(duì)混凝土的抗裂性能和耐久性有顯著的提高，而且對(duì)混凝土耐堿腐蝕性能也有所提升，但過(guò)量纖維的加入，混凝土的力學(xué)性能并沒(méi)有得到明顯的提升。趙燕茹等[11]研究了玄武巖纖維混凝土高溫后力學(xué)性能，結(jié)果表明：在20～200 ℃時(shí)玄武巖纖維混凝土的抗壓強(qiáng)度有所提高，但抗折強(qiáng)度下降，在400～800 ℃時(shí)溫度的升高與抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度呈正相關(guān)，與抗壓峰值應(yīng)變和溫度呈負(fù)相關(guān)。

然而，目前對(duì)于玄武巖纖維混凝土的高溫黏結(jié)性能研究較少。故現(xiàn)通過(guò)光圓鋼筋與玄武巖纖維混凝土的拉拔試驗(yàn)，研究不同溫度和纖維摻量對(duì)其黏結(jié)性能的影響規(guī)律。

1 試驗(yàn)方法

1.1 試驗(yàn)材料及配比

采用P·O42.5的普通硅酸鹽水泥；拌合水采用呼和浩特市生活用水；細(xì)骨料采用天然水洗河沙，密度為2.65 g/cm3；粗骨料選用粒徑范圍為5～20 mm，密度為2 800 kg/m3的碎石，級(jí)配連續(xù)；試件的強(qiáng)度等級(jí)為C30，其配合比為水泥489 kg/m3、粗骨料1 160 kg/m3、沙子592 kg/m3、水245 kg/m3、水灰比0.5、砂率0.35%。選用長(zhǎng)度為18 cm、密度為2.75 g/cm3的玄武巖纖維，其抗拉強(qiáng)度為4 256 MPa，彈性模量為105 GPa，斷裂伸長(zhǎng)率為3.1%，4種不同體積摻量分別為0、0.2%、0.4%、0.6%；采用HPB300鋼筋，其直徑為14 mm，截面面積為153.86 mm2，屈服強(qiáng)度為356.5 MPa，抗拉強(qiáng)度為499.1 MPa，伸長(zhǎng)率為20.4%。

1.2 中心拉拔試件制備

在制作中心拉拔試件之前，先對(duì)試驗(yàn)用鋼筋進(jìn)行除銹處理，將鋼筋浸泡在草酸溶液中，每隔20 min檢查一次鋼筋的除銹程度，然后將除完銹的鋼筋用清水清洗干凈并在室外通風(fēng)處快速晾干，放置于室內(nèi)干燥環(huán)境中備用。

制作中心拉拔試件：首先，用電工膠布將靠近加載端部分的鋼筋進(jìn)行纏繞，然后用PVC管套在該加載端部分的鋼筋上，目的是為了使黏結(jié)長(zhǎng)度更加準(zhǔn)確以及防止出現(xiàn)較大的應(yīng)力集中，PVC管距離鋼筋自由端70 mm(即5倍鋼筋直徑)，如圖1所示。纏繞電工膠布的目的一是為了澆筑混凝土?xí)r防止混凝土進(jìn)入鋼筋的非黏結(jié)區(qū)域，二是為了固定PVC管，同時(shí)保證試驗(yàn)的準(zhǔn)確性。

1.3 高溫試驗(yàn)

高溫試驗(yàn)使用的是額定功率為30 kW的高溫爐，升溫制度依據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)升溫曲線(xiàn)ISO-834[式(1)]進(jìn)行，當(dāng)試件溫度達(dá)到(200、400、600、800 ℃)目標(biāo)溫度時(shí)恒溫120 min，然后自然冷卻到室溫。

T-T0=3 45lg(8t+1)

(1)

式(1)中：T為t時(shí)刻的目標(biāo)溫度，℃；T0為試驗(yàn)初始溫度，本試驗(yàn)采用室溫 20 ℃；t為升溫時(shí)間，min。

由于試件內(nèi)部有鋼筋，在高溫環(huán)境下鋼筋的升溫速度遠(yuǎn)大于混凝土的升溫速度，于是制備了直徑為22 mm貫穿孔隔溫立方體試塊，防止鋼筋直接暴露在高溫環(huán)境下，并且在試件和隔溫立方體之間放置石棉布，以保證鋼筋與混凝土的升溫速度一致。

1.4 中心拉拔試驗(yàn)

中心拉拔試驗(yàn)采用的是HWG-1型鋼筋混凝土握裹力測(cè)定儀，加載試驗(yàn)機(jī)為100 kN微機(jī)控制電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)，光圓鋼筋試件的加載速率為0.2 mm/min。加載示意圖如圖2所示。

圖2 中心拉拔試件加載示意詳圖Fig.2 Central drawing specimen loading detail schematic detail

2 黏結(jié)破壞過(guò)程分析

鋼筋與混凝土之間的黏結(jié)力主要由三方面構(gòu)成[12]：①混凝土中的水泥膠體在化學(xué)作用下產(chǎn)生與鋼筋之間的膠結(jié)力，記作Fp；②混凝土收縮與鋼筋產(chǎn)生相對(duì)滑移從而生成的摩擦力，記作Ff；③滑移時(shí)混凝土與鋼筋表面凹凸擠壓而生成的機(jī)械咬合力，記作Fj。因此，光圓鋼筋與混凝土之間黏結(jié)力可表示為

P=Fp+Fj+Ff

(2)

所以，鋼筋與混凝土之間的平均黏結(jié)應(yīng)力可用式(3)計(jì)算，由平均黏結(jié)應(yīng)力和鋼筋滑移量s即可確定黏結(jié)滑移曲線(xiàn)。

(3)

式(3)中：τ為平均黏結(jié)應(yīng)力，MPa；d為光圓鋼筋直徑，mm；l為鋼筋與混凝土黏結(jié)長(zhǎng)度，mm。

圖3為光圓鋼筋與混凝土之間典型的黏結(jié)-滑移曲線(xiàn)。由圖3可知，黏結(jié)滑移曲線(xiàn)可分為OA、AB、BC、CD4個(gè)階段。

圖3 光圓鋼筋典型黏結(jié)-滑移曲線(xiàn)Fig.3 Typical bond-slip curve of circular steel bar

2.1 第一階段：上升階段(OA)

OA段可視為垂直上升階段，在開(kāi)始加載階段鋼筋的加載端開(kāi)始受力，由于鋼筋受到與混凝土之間的化學(xué)膠結(jié)力以及混凝土對(duì)鋼筋的束縛作用，使得鋼筋在加載前期產(chǎn)生的位移很小，由圖3中可以看到OA段的開(kāi)始部分接近垂直，此時(shí)黏結(jié)力P=Fp。隨著加載的進(jìn)行，黏結(jié)力沿鋼筋黏結(jié)長(zhǎng)度方向出現(xiàn)分布不均勻[13]，在加載端處鋼筋與混凝土之間出現(xiàn)了微小滑移，并且在靠近加載端的區(qū)域發(fā)現(xiàn)了混凝土“局部脫黏”現(xiàn)象，在脫黏的光圓鋼筋表面會(huì)發(fā)現(xiàn)有許多已硬化的水泥漿顆粒緊固的黏結(jié)在鋼筋表面，在荷載作用下這些水泥漿顆粒會(huì)與混凝土之間產(chǎn)生擠壓和摩擦，因此加載區(qū)的黏結(jié)力是由鋼筋與混凝土之間的機(jī)械咬合力和摩擦力構(gòu)成，因?yàn)楫a(chǎn)生的滑移非常小，所以加載端的黏結(jié)力非常小。在加載端產(chǎn)生滑移部分的其他區(qū)域(包括自由端)由于沒(méi)有滑移的產(chǎn)生所以黏結(jié)力仍為化學(xué)膠結(jié)力，而且化學(xué)膠結(jié)力要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于加載區(qū)由于微小滑移而產(chǎn)生的機(jī)械咬合力和摩擦力，所以總體上在OA段的黏結(jié)力主要是化學(xué)膠結(jié)力構(gòu)成。

2.2 第二階段：劈裂階段(AB)

隨著加載端荷載的不斷增加，鋼筋與混凝土之間產(chǎn)生相對(duì)滑移，所以鋼筋與混凝土之間的化學(xué)膠結(jié)力失效，即Fp=0，此時(shí)黏結(jié)力由機(jī)械咬合力Fj和摩擦力Ff構(gòu)成。隨著滑移的持續(xù)增加，鋼筋表面的水泥漿顆粒被擠壓減少，引起機(jī)械咬合力Fj的增加速度減小，當(dāng)機(jī)械咬合力達(dá)到最大值時(shí)黏結(jié)力達(dá)到最大。

2.3 第三階段：下降階段(BC)

由第二階段分析可得，當(dāng)滑移持續(xù)增加時(shí)鋼筋在混凝土中發(fā)生剝離，其表面的水泥漿顆粒逐漸磨平減少，機(jī)械咬合力Fj嚴(yán)重下降，黏結(jié)力下降，所以在BC階段黏結(jié)力主要是由滑動(dòng)摩擦力Ff構(gòu)成。摩擦力表達(dá)式為

F=μN(yùn)

(4)

式(4)中：μ為動(dòng)摩擦因數(shù)；N為混凝土與鋼筋之間的正壓力。

其中動(dòng)摩擦因數(shù)μ與物體表面的光滑程度有關(guān)，隨著滑移的增加，水泥漿顆粒被持續(xù)磨平，動(dòng)摩擦因數(shù)μ逐漸減小，混凝土與鋼筋之間的壓力也減小，則動(dòng)摩擦力也隨之減小，所以BC段逐漸下降，τ-s曲線(xiàn)的斜率變?yōu)樨?fù)值。

2.4 第四階段：殘余階段(CD)

由第三階段分析可知，隨著滑移的持續(xù)增加，鋼筋與混凝土之間的擠壓持續(xù)減小使得機(jī)械咬合力逐漸減小至0，此時(shí)黏結(jié)力主要由滑動(dòng)摩擦力構(gòu)成。因?yàn)殇摻钆c混凝土之間的水泥顆粒被磨平，所以動(dòng)摩擦因數(shù)μ逐漸下降至不變，滑動(dòng)摩擦力也接近為定值。曲線(xiàn)CD段逐漸下降至平緩。所以此階段的黏結(jié)力主要是由Ff摩擦力構(gòu)成。

3 溫度對(duì)黏結(jié)性能的影響

3.1 溫度對(duì)黏結(jié)-滑移曲線(xiàn)的影響

不同溫度下的光圓鋼筋與混凝土黏結(jié)滑移曲線(xiàn)如圖4所示。從圖4中可以看到，隨著溫度的升高，光圓鋼筋與混凝土的黏結(jié)滑移曲線(xiàn)整體先升高后降低，200 ℃時(shí)曲線(xiàn)最高，800 ℃時(shí)曲線(xiàn)最低，而且溫度為20、200、400 ℃的黏結(jié)滑移曲線(xiàn)有明顯的4個(gè)階段，而溫度為600、800 ℃的黏結(jié)滑移曲線(xiàn)沒(méi)有明顯的4個(gè)階段。溫度為20、200、400 ℃時(shí)的黏結(jié)滑移曲線(xiàn)有明顯的4個(gè)階段，這是因?yàn)樵跍囟认鄬?duì)較低時(shí)，對(duì)混凝土造成的損傷比較小。

圖4 不同溫度下光圓鋼筋與混凝土黏結(jié)-滑移曲線(xiàn)Fig.4 Bond-slip curve between circular reinforcement and concrete at different temperatures

在黏結(jié)滑移過(guò)程中3種黏結(jié)力在不同階段表現(xiàn)不同。 第一階段，加載前期混凝土與光圓鋼筋接觸較為緊實(shí)，并沒(méi)有發(fā)生相對(duì)滑移，此階段黏結(jié)力為化學(xué)膠結(jié)力，所以黏結(jié)滑移曲線(xiàn)在第一階段近似垂直上升。第二階段，隨著滑移的逐漸增加，混凝土與鋼筋之間的化學(xué)膠結(jié)力失去作用，所以黏結(jié)力為機(jī)械咬合力和摩擦力。因?yàn)樵?00 ℃以下時(shí)混凝土內(nèi)部水化產(chǎn)物分解較少，基體損傷較小，結(jié)構(gòu)還較為密實(shí)，并且鋼筋表面還存有著許多水泥漿體顆粒，隨著鋼筋與混凝土的相對(duì)滑移不斷增加，機(jī)械咬合力和摩擦力也不斷增大，所以宏觀的表現(xiàn)在黏結(jié)滑移曲線(xiàn)上即為第二階段較高。在第三階段、第四階段，黏結(jié)力主要是由摩擦力Ff構(gòu)成，20、200、400 ℃時(shí),由于鋼筋表面還存在著部分水泥漿體顆粒，隨著滑移的增加這些顆粒被磨平，滑動(dòng)摩擦因數(shù)變?yōu)槎ㄖ祻亩そY(jié)滑移曲線(xiàn)變?yōu)槠骄彙?/p>

溫度為600 ℃和800 ℃時(shí)的黏結(jié)滑移曲線(xiàn)沒(méi)有明顯的4個(gè)階段，這是因?yàn)樵诟邷刈饔孟?，混凝土的?qiáng)度損失嚴(yán)重[14]，所以混凝土與鋼筋之間的三種黏結(jié)力在不同階段也受到較大的影響。在第一階段，600 ℃時(shí)混凝土中的水化產(chǎn)物分解使混凝土的結(jié)構(gòu)疏松，其化學(xué)膠結(jié)力Fj減小，所以表現(xiàn)在曲線(xiàn)上只有很小的一段。800 ℃時(shí)，在高溫作用下混凝土內(nèi)部的水化產(chǎn)物的大量分解，混凝土基體結(jié)構(gòu)損傷嚴(yán)重，整體性和致密性嚴(yán)重降低，致使混凝土與鋼筋之間的機(jī)械咬合力和化學(xué)膠結(jié)力失去作用，僅存在有部分滑動(dòng)摩擦力，所以在800 ℃時(shí)黏結(jié)滑移曲線(xiàn)的第一階段近似沒(méi)有。在第二階段，隨著滑移的繼續(xù)增加，混凝土與鋼筋之間的化學(xué)膠結(jié)力失去作用，600 ℃的黏結(jié)力是由機(jī)械咬合力和摩擦力構(gòu)成，但是由于混凝土內(nèi)部部分水化產(chǎn)物的分解造成混凝土整體性和結(jié)構(gòu)致密性降低，機(jī)械咬合力較小，所以600 ℃的第二階段相對(duì)于其他溫度(800 ℃除外)較小。800 ℃時(shí)由于大量的水化產(chǎn)物分解使得混凝土與鋼筋的機(jī)械咬合力失效，所以在黏結(jié)滑移曲線(xiàn)上沒(méi)有第二階段。在第三階段、第四階段黏結(jié)力主要是由摩擦力Ff構(gòu)成，600 ℃時(shí)由于部分水化產(chǎn)物的分解以及鋼筋表面水泥漿體顆粒的“磨平”，使得動(dòng)摩擦因數(shù)較小，動(dòng)摩擦力較小，所以在黏結(jié)滑移曲線(xiàn)上表現(xiàn)出較小的平滑曲段，800 ℃時(shí)由于高溫作用已經(jīng)使混凝土結(jié)構(gòu)變得“松散”，再加上隨著滑移的增加，鋼筋表面的水泥漿體顆粒減少，使得動(dòng)摩擦因數(shù)緩慢減小直到變?yōu)槎ㄖ?，使得黏結(jié)應(yīng)力較小且近似為定值，所以在黏結(jié)滑移曲線(xiàn)上在800 ℃時(shí)近似顯示為一條直線(xiàn)。

3.2 溫度對(duì)極限黏結(jié)應(yīng)力的影響

從圖5中可以看到，隨著溫度的升高極限黏結(jié)應(yīng)力先增大后減小，而且在溫度為200 ℃時(shí)極限黏結(jié)應(yīng)力達(dá)到最大值，400～600 ℃極限黏結(jié)應(yīng)力下降速率達(dá)到最大，800 ℃時(shí)極限黏結(jié)應(yīng)力達(dá)到最小值。這是因?yàn)樵跍囟葹?00 ℃左右時(shí)，混凝土內(nèi)部未水化的水泥顆粒充分水化，使得混凝土的化學(xué)膠結(jié)力增大以及結(jié)構(gòu)更加緊密，而且在這個(gè)階段的光圓鋼筋表面的水泥漿顆粒與混凝土之間的擠壓應(yīng)力增大使機(jī)械咬合力增大，在這兩種因素共同作用下，200 ℃時(shí)極限黏結(jié)應(yīng)力達(dá)到最大，極限黏結(jié)應(yīng)力損失率達(dá)到最小。在400～600 ℃時(shí)，混凝土內(nèi)部的部分水化產(chǎn)物分解造成機(jī)械咬合力減小，鋼筋表面的水泥漿顆粒隨著荷載和滑移的增加逐漸“磨平”，最終造成極限黏結(jié)應(yīng)力下降速率最快，即極限黏結(jié)應(yīng)力損失速率達(dá)到最大。在800 ℃時(shí)由于高溫作用導(dǎo)致混凝土內(nèi)部水化產(chǎn)物嚴(yán)重分解，使混凝土變得非?！八执唷保虞d端不能承受較大的荷載，使得極限黏結(jié)應(yīng)力達(dá)到最小值，即極限黏結(jié)應(yīng)力損失率達(dá)到最大值。

圖5 不同溫度作用后極限黏結(jié)應(yīng)力變化與極限黏結(jié)應(yīng)力損失率(未添加纖維)Fig.5 Change of ultimate bond stress and ultimate bond stress loss rate after different temperature action (no fiber added)

4 纖維摻量對(duì)黏結(jié)性能的影響

4.1 纖維摻量對(duì)黏結(jié)破壞過(guò)程的影響

圖6為5種溫度下不同纖維摻量的黏結(jié)-滑移曲線(xiàn)圖。從圖6中可以看到，摻入纖維在不同階段對(duì)黏結(jié)滑移曲線(xiàn)的影響也不同。對(duì)于第一階段，不同溫度下各纖維摻量的黏結(jié)滑移曲線(xiàn)圖形相差不大，這是因?yàn)樵诘谝浑A段黏結(jié)力主要是由化學(xué)膠結(jié)力構(gòu)成的，而化學(xué)膠結(jié)力是由水泥凝膠體黏結(jié)在鋼筋表面形成的化學(xué)吸附力，所以此時(shí)的黏結(jié)力與纖維的摻量多少?zèng)]有很大的關(guān)系，所以各纖維摻量相差不大。

圖6 不同溫度、纖維摻量下，光圓鋼筋與混凝土的黏結(jié)-滑移曲線(xiàn)Fig.6 Bond-slip curves between plain bar and concrete under different temperature and fiber content

對(duì)于第二階段，通過(guò)不同纖維摻量的對(duì)比發(fā)現(xiàn)，溫度20、200、400 ℃下纖維摻量為0的黏結(jié)滑移曲線(xiàn)最高，這是因?yàn)樵诘诙A段的黏結(jié)力主要是由機(jī)械咬合力和摩擦力構(gòu)成，而纖維的加入會(huì)填充在水泥漿體中和鋼筋表面的“小凹孔”，從而在加載過(guò)程中降低機(jī)械咬合力，降低黏結(jié)力，所以在第二階段不摻纖維的混凝土的黏結(jié)滑移曲線(xiàn)表現(xiàn)得更好。600 ℃和800 ℃的第二階段纖維摻量為0.2%的黏結(jié)滑移曲線(xiàn)最高，這是因?yàn)樵诟邷刈饔孟落摻钆c混凝土之間的黏結(jié)應(yīng)力急劇下降，而適量的纖維加入使得鋼筋與混凝土之間整體性增加，混凝土不容易變得“酥脆”，使得黏結(jié)滑移曲線(xiàn)整體升高。

對(duì)于第三階段和第四階段，在不同的溫度下不同的纖維摻量表現(xiàn)出不同的效果，在20 ℃時(shí)，隨著纖維摻量的增加，黏結(jié)滑移曲線(xiàn)整體先降低再升高后降低；在200 ℃時(shí)，隨著纖維摻量的增加，黏結(jié)滑移曲線(xiàn)整體先降低后升高再降低；在400 ℃時(shí)，黏結(jié)滑移曲線(xiàn)整體隨著纖維摻量的增加先升高后降低。而此階段的黏結(jié)力主要為摩擦力；在600 ℃和800 ℃時(shí)，由于高溫作用使得黏結(jié)應(yīng)力大大衰減，但整體上黏結(jié)滑移曲線(xiàn)隨著纖維摻量的增加先升高后降低。總體上混凝土中加入適量纖維可以使混凝土有更好的抗拉性能，牢牢地包裹鋼筋，從而產(chǎn)生更大的擠壓力，增大摩擦力增大黏結(jié)力，而過(guò)量的增加纖維摻量會(huì)使纖維在混凝土中聚集粘連在一起不能更好地發(fā)揮作用，影響鋼筋混凝土的黏結(jié)而表現(xiàn)出相反的效果。

4.2 纖維摻量對(duì)極限黏結(jié)應(yīng)力的影響

5種同溫度下不同纖維摻量的極限黏結(jié)應(yīng)力如圖7所示。從圖7可知，極限黏結(jié)應(yīng)力隨著纖維摻量的增加整體上呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，在400、600 ℃時(shí)纖維摻量為0.2%情況下極限黏結(jié)應(yīng)力達(dá)到最大值，再隨著纖維摻量的增加逐漸下降。800 ℃的極限黏結(jié)應(yīng)力隨著纖維摻量的增加基本上沒(méi)有變化，表明玄武巖纖維在800 ℃時(shí)對(duì)極限黏結(jié)應(yīng)力沒(méi)有發(fā)揮作用。在其他溫度(400 ℃和600 ℃)時(shí)，適量增加玄武巖纖維有助于增大極限黏結(jié)應(yīng)力，但是過(guò)量的纖維摻量會(huì)起到相反的作用效果。

圖7 不同纖維摻量的極限黏結(jié)應(yīng)力變化圖Fig.7 The changed diagram of ultimate bond stress with different fiber content

4 結(jié)論

通過(guò)分析不同溫度和玄武巖纖維摻量下光圓鋼筋與混凝土的黏結(jié)滑移曲線(xiàn)，得出以下結(jié)論。

(1)鋼筋與混凝土黏結(jié)滑移曲線(xiàn)隨著溫度的升高整體先升高后下降。其中在200 ℃時(shí)黏結(jié)滑移曲線(xiàn)整體表現(xiàn)較好，極限黏結(jié)應(yīng)力達(dá)到最大值，說(shuō)明在此溫度下鋼筋混凝土的黏結(jié)性能改善明顯；800 ℃時(shí)混凝土其力學(xué)性能下降嚴(yán)重而變得疏松，黏結(jié)滑移曲線(xiàn)最低。

(2)在不同溫度(20、200、400 ℃)下，由于混凝土損傷不大，黏結(jié)滑移曲線(xiàn)有明顯的4個(gè)階段。在600 ℃和800 ℃高溫作用下，混凝土性能下降嚴(yán)重，黏結(jié)滑移曲線(xiàn)的4個(gè)階段不明顯。

(3)摻加適量的纖維有助于改善鋼筋混凝土的黏結(jié)性能，過(guò)量的摻加纖維反而起到相反的作用效果。溫度200 ℃纖維摻量為0.4%和溫度400 ℃纖維摻量0.2%的黏結(jié)滑移曲線(xiàn)表現(xiàn)最好，但隨著纖維摻量增加到0.6%時(shí)，黏結(jié)滑移曲線(xiàn)整體降低。