钢筋混凝土课件-钢筋与混凝土的粘结性能概要优秀PPT.ppt

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1、2.3 2.3 钢筋与混凝土之间的粘结性能钢筋与混凝土之间的粘结性能2.3.1 粘结的意义粘结的意义 钢筋与混凝土间具有足够的粘结是保证钢筋与混凝钢筋与混凝土间具有足够的粘结是保证钢筋与混凝土共同受力、变形的基本前提。土共同受力、变形的基本前提。粘结应力通常是指钢筋与混凝土界面间的剪应力。粘结应力通常是指钢筋与混凝土界面间的剪应力。粘结的作用粘结的作用1 1、锚固粘结、锚固粘结2 2、裂缝间粘结、裂缝间粘结2.3.2 粘结力的组成粘结力的组成钢筋与混凝土的粘结作用由三部分组成：钢筋与混凝土的粘结作用由三部分组成：混凝土中水泥胶体与钢筋表面的混凝土中水泥胶体与钢筋表面的胶结力胶结力；混凝土因收缩

2、将钢筋握紧而产生的钢筋与混凝土间的混凝土因收缩将钢筋握紧而产生的钢筋与混凝土间的摩擦力摩擦力；机械咬合力。机械咬合力。当钢筋与混凝土产生相对滑动后，胶结作用即丢失。当钢筋与混凝土产生相对滑动后，胶结作用即丢失。摩擦力的大小取决于握裹力和钢筋与混凝土表面的摩擦系数。摩擦力的大小取决于握裹力和钢筋与混凝土表面的摩擦系数。对于光面钢筋，表面轻度锈蚀有利于增加摩擦力，但摩擦作用也很有对于光面钢筋，表面轻度锈蚀有利于增加摩擦力，但摩擦作用也很有对于光面钢筋，表面轻度锈蚀有利于增加摩擦力，但摩擦作用也很有对于光面钢筋，表面轻度锈蚀有利于增加摩擦力，但摩擦作用也很有限。限。限。限。由于光面钢筋表面的自然凹凸

3、程度很小，机械咬合作用也不大。因此，由于光面钢筋表面的自然凹凸程度很小，机械咬合作用也不大。因此，由于光面钢筋表面的自然凹凸程度很小，机械咬合作用也不大。因此，由于光面钢筋表面的自然凹凸程度很小，机械咬合作用也不大。因此，光面钢筋与混凝土的粘结强度是较低的。光面钢筋与混凝土的粘结强度是较低的。光面钢筋与混凝土的粘结强度是较低的。光面钢筋与混凝土的粘结强度是较低的。为保证光面钢筋的锚固，通常需在钢筋端部弯钩、弯折或加焊短钢筋为保证光面钢筋的锚固，通常需在钢筋端部弯钩、弯折或加焊短钢筋为保证光面钢筋的锚固，通常需在钢筋端部弯钩、弯折或加焊短钢筋为保证光面钢筋的锚固，通常需在钢筋端部弯钩、弯折或加焊

4、短钢筋以阻挡钢筋与混凝土间产生较大的相对滑动。以阻挡钢筋与混凝土间产生较大的相对滑动。以阻挡钢筋与混凝土间产生较大的相对滑动。以阻挡钢筋与混凝土间产生较大的相对滑动。将钢筋表面轧制出肋形成将钢筋表面轧制出肋形成带肋钢筋带肋钢筋，即变形钢筋，可，即变形钢筋，可显著增加钢筋与混凝土的机械咬合作用，从而大大增加显著增加钢筋与混凝土的机械咬合作用，从而大大增加了粘结强度。了粘结强度。对与强度较高的钢筋，均需作成变形钢筋，以保证钢对与强度较高的钢筋，均需作成变形钢筋，以保证钢筋与混凝土间具有足够的粘结强度使钢筋的强度得以充筋与混凝土间具有足够的粘结强度使钢筋的强度得以充分发挥。分发挥。变形钢筋受力后，其

5、凸出的肋对混凝土产生斜向挤压力，变形钢筋受力后，其凸出的肋对混凝土产生斜向挤压力，变形钢筋受力后，其凸出的肋对混凝土产生斜向挤压力，变形钢筋受力后，其凸出的肋对混凝土产生斜向挤压力，其水平分力使钢筋四周的混凝土轴向受拉、受剪，径向分力使混凝土其水平分力使钢筋四周的混凝土轴向受拉、受剪，径向分力使混凝土其水平分力使钢筋四周的混凝土轴向受拉、受剪，径向分力使混凝土其水平分力使钢筋四周的混凝土轴向受拉、受剪，径向分力使混凝土产生环向拉力。产生环向拉力。产生环向拉力。产生环向拉力。轴向拉力和剪力使混凝土产生内部斜向锥形裂缝，轴向拉力和剪力使混凝土产生内部斜向锥形裂缝，轴向拉力和剪力使混凝土产生内部斜向

6、锥形裂缝，轴向拉力和剪力使混凝土产生内部斜向锥形裂缝，环向拉力使混凝土产生内部径向裂缝。环向拉力使混凝土产生内部径向裂缝。环向拉力使混凝土产生内部径向裂缝。环向拉力使混凝土产生内部径向裂缝。当混凝土爱护层和钢筋间距较小当混凝土爱护层和钢筋间距较小当混凝土爱护层和钢筋间距较小当混凝土爱护层和钢筋间距较小时，径向裂缝可发展达到构件表面，时，径向裂缝可发展达到构件表面，时，径向裂缝可发展达到构件表面，时，径向裂缝可发展达到构件表面，产生劈裂裂缝，机械咬合作用将很产生劈裂裂缝，机械咬合作用将很产生劈裂裂缝，机械咬合作用将很产生劈裂裂缝，机械咬合作用将很快丢失，产生劈裂式粘结破坏。快丢失，产生劈裂式粘结

7、破坏。快丢失，产生劈裂式粘结破坏。快丢失，产生劈裂式粘结破坏。在钢筋四周配置横向钢筋（箍筋或螺旋钢筋）或增加混凝土的爱护在钢筋四周配置横向钢筋（箍筋或螺旋钢筋）或增加混凝土的爱护在钢筋四周配置横向钢筋（箍筋或螺旋钢筋）或增加混凝土的爱护在钢筋四周配置横向钢筋（箍筋或螺旋钢筋）或增加混凝土的爱护层厚度（层厚度（层厚度（层厚度（c/dc/d），可提高粘结强度。），可提高粘结强度。），可提高粘结强度。），可提高粘结强度。假如钢筋四周的横向钢筋较多或混凝土的爱护层（假如钢筋四周的横向钢筋较多或混凝土的爱护层（假如钢筋四周的横向钢筋较多或混凝土的爱护层（假如钢筋四周的横向钢筋较多或混凝土的爱护层（c/d

8、c/d）较大，径向裂）较大，径向裂）较大，径向裂）较大，径向裂缝很难发展达到构件表面，则肋前部的混凝土在水平分力和剪力作用下最缝很难发展达到构件表面，则肋前部的混凝土在水平分力和剪力作用下最缝很难发展达到构件表面，则肋前部的混凝土在水平分力和剪力作用下最缝很难发展达到构件表面，则肋前部的混凝土在水平分力和剪力作用下最终将被挤碎，发生沿肋外径圆柱面的剪切破坏，形成所谓的终将被挤碎，发生沿肋外径圆柱面的剪切破坏，形成所谓的终将被挤碎，发生沿肋外径圆柱面的剪切破坏，形成所谓的终将被挤碎，发生沿肋外径圆柱面的剪切破坏，形成所谓的“刮梨式刮梨式刮梨式刮梨式”破破破破坏，坏，坏，坏，“刮梨式刮梨式刮梨式刮

9、梨式”破坏是变形钢筋与混凝土粘结强度的上限。破坏是变形钢筋与混凝土粘结强度的上限。破坏是变形钢筋与混凝土粘结强度的上限。破坏是变形钢筋与混凝土粘结强度的上限。2.3.3 粘结强度粘结强度 Bond Strength 拔出试验拔出试验 Pull out test粘结强度粘结强度t t：粘结破坏：粘结破坏（钢筋拔出或（钢筋拔出或混凝土劈裂）时钢筋与混凝土界面混凝土劈裂）时钢筋与混凝土界面上的最大平均粘结应力上的最大平均粘结应力2.3.4 影响粘结强度的主要因素影响粘结强度的主要因素 Influence factors1.混凝土强度混凝土强度混凝土爱护层厚度混凝土爱护层厚度钢筋间距钢筋间距 横向钢筋

10、横向钢筋受力状况受力状况钢筋位置钢筋位置钢筋表面形态钢筋表面形态 混凝土强度混凝土强度：光面钢筋和变形钢筋的粘结强度均随混凝土光面钢筋和变形钢筋的粘结强度均随混凝土强度的提高而增加，强度的提高而增加，但并不与立方体强度但并不与立方体强度fcu成正比成正比，而与抗，而与抗拉强度拉强度 ft 成正比。成正比。爱护层厚度和钢筋净间距：对于变爱护层厚度和钢筋净间距：对于变爱护层厚度和钢筋净间距：对于变爱护层厚度和钢筋净间距：对于变形钢筋，粘结强度主要取决于劈裂破形钢筋，粘结强度主要取决于劈裂破形钢筋，粘结强度主要取决于劈裂破形钢筋，粘结强度主要取决于劈裂破坏。因此相对爱护层厚度坏。因此相对爱护层厚度坏

11、。因此相对爱护层厚度坏。因此相对爱护层厚度c/d c/d 越大，混越大，混越大，混越大，混凝土反抗劈裂破坏的实力也越大，粘凝土反抗劈裂破坏的实力也越大，粘凝土反抗劈裂破坏的实力也越大，粘凝土反抗劈裂破坏的实力也越大，粘结强度越高。当结强度越高。当结强度越高。当结强度越高。当c/d c/d 很大时，若锚固长很大时，若锚固长很大时，若锚固长很大时，若锚固长度不够，则产生剪切度不够，则产生剪切度不够，则产生剪切度不够，则产生剪切“刮梨式刮梨式刮梨式刮梨式”破坏。破坏。破坏。破坏。同理，钢筋净距同理，钢筋净距同理，钢筋净距同理，钢筋净距s s与钢筋直径与钢筋直径与钢筋直径与钢筋直径d d 的比值的比值

12、的比值的比值s/d s/d 越大，粘结强度也越高。越大，粘结强度也越高。越大，粘结强度也越高。越大，粘结强度也越高。横向配筋：横向钢筋的存在限制了径向裂缝的发展，使粘结强度得到提横向配筋：横向钢筋的存在限制了径向裂缝的发展，使粘结强度得到提横向配筋：横向钢筋的存在限制了径向裂缝的发展，使粘结强度得到提横向配筋：横向钢筋的存在限制了径向裂缝的发展，使粘结强度得到提高。高。高。高。由于劈裂裂缝是顺钢筋方向产生的，其对钢筋锈蚀的影响比受弯垂直裂由于劈裂裂缝是顺钢筋方向产生的，其对钢筋锈蚀的影响比受弯垂直裂由于劈裂裂缝是顺钢筋方向产生的，其对钢筋锈蚀的影响比受弯垂直裂由于劈裂裂缝是顺钢筋方向产生的，其

13、对钢筋锈蚀的影响比受弯垂直裂缝更大，将严峻降低构件的耐久性。缝更大，将严峻降低构件的耐久性。缝更大，将严峻降低构件的耐久性。缝更大，将严峻降低构件的耐久性。因此应保证不使径向裂缝到达构件表面形成劈裂裂缝。所以，爱护层应因此应保证不使径向裂缝到达构件表面形成劈裂裂缝。所以，爱护层应因此应保证不使径向裂缝到达构件表面形成劈裂裂缝。所以，爱护层应因此应保证不使径向裂缝到达构件表面形成劈裂裂缝。所以，爱护层应具有确定的厚度，钢筋净距也应保证。具有确定的厚度，钢筋净距也应保证。具有确定的厚度，钢筋净距也应保证。具有确定的厚度，钢筋净距也应保证。配置横向钢筋可以阻挡径向裂缝的发展。因此对于直径较大钢筋的锚

14、固配置横向钢筋可以阻挡径向裂缝的发展。因此对于直径较大钢筋的锚固配置横向钢筋可以阻挡径向裂缝的发展。因此对于直径较大钢筋的锚固配置横向钢筋可以阻挡径向裂缝的发展。因此对于直径较大钢筋的锚固区和搭接长度范围，均应增加横向钢筋。区和搭接长度范围，均应增加横向钢筋。区和搭接长度范围，均应增加横向钢筋。区和搭接长度范围，均应增加横向钢筋。当一排并列钢筋的数量较多时，也应考虑增加横向钢筋来限制劈裂裂缝当一排并列钢筋的数量较多时，也应考虑增加横向钢筋来限制劈裂裂缝当一排并列钢筋的数量较多时，也应考虑增加横向钢筋来限制劈裂裂缝当一排并列钢筋的数量较多时，也应考虑增加横向钢筋来限制劈裂裂缝的发生。的发生。的发

15、生。的发生。受力状况：受力状况：受力状况：受力状况：在锚固范围内存在侧压力可提高粘结强度在锚固范围内存在侧压力可提高粘结强度在锚固范围内存在侧压力可提高粘结强度在锚固范围内存在侧压力可提高粘结强度 剪力产生的斜裂缝则会使锚固钢筋受到销栓作用而降低粘结强度剪力产生的斜裂缝则会使锚固钢筋受到销栓作用而降低粘结强度剪力产生的斜裂缝则会使锚固钢筋受到销栓作用而降低粘结强度剪力产生的斜裂缝则会使锚固钢筋受到销栓作用而降低粘结强度 受压钢筋由于直径增大会增加对混凝土的挤压，从而使摩擦作用增加受压钢筋由于直径增大会增加对混凝土的挤压，从而使摩擦作用增加受压钢筋由于直径增大会增加对混凝土的挤压，从而使摩擦作用

16、增加受压钢筋由于直径增大会增加对混凝土的挤压，从而使摩擦作用增加 受反复荷载作用的钢筋，肋前后的混凝土均会被挤碎，导致咬合作用受反复荷载作用的钢筋，肋前后的混凝土均会被挤碎，导致咬合作用受反复荷载作用的钢筋，肋前后的混凝土均会被挤碎，导致咬合作用受反复荷载作用的钢筋，肋前后的混凝土均会被挤碎，导致咬合作用降低降低降低降低钢筋位置：钢筋位置：钢筋位置：钢筋位置：钢筋底面的混凝土出现沉淀收缩和离析泌水，气泡溢出，是两者间产生钢筋底面的混凝土出现沉淀收缩和离析泌水，气泡溢出，是两者间产生钢筋底面的混凝土出现沉淀收缩和离析泌水，气泡溢出，是两者间产生钢筋底面的混凝土出现沉淀收缩和离析泌水，气泡溢出，是

17、两者间产生酥松空隙层，减弱粘结作用。酥松空隙层，减弱粘结作用。酥松空隙层，减弱粘结作用。酥松空隙层，减弱粘结作用。钢筋表面和外形特征：钢筋表面和外形特征：钢筋表面和外形特征：钢筋表面和外形特征：光面钢筋表面凹凸较小，机械咬合作用小，粘结强度低。光面钢筋表面凹凸较小，机械咬合作用小，粘结强度低。光面钢筋表面凹凸较小，机械咬合作用小，粘结强度低。光面钢筋表面凹凸较小，机械咬合作用小，粘结强度低。变形钢筋螺纹肋优于月牙肋变形钢筋螺纹肋优于月牙肋变形钢筋螺纹肋优于月牙肋变形钢筋螺纹肋优于月牙肋 由于变形钢筋的外形参数不随直径成比例变更，对于直径较大的变形钢由于变形钢筋的外形参数不随直径成比例变更，对于

18、直径较大的变形钢由于变形钢筋的外形参数不随直径成比例变更，对于直径较大的变形钢由于变形钢筋的外形参数不随直径成比例变更，对于直径较大的变形钢筋，肋的相对受力面积减小，粘结强度也有所减小。筋，肋的相对受力面积减小，粘结强度也有所减小。筋，肋的相对受力面积减小，粘结强度也有所减小。筋，肋的相对受力面积减小，粘结强度也有所减小。此外，当钢筋表面为防止锈蚀涂环氧树脂时，钢筋表面较为光滑，粘结此外，当钢筋表面为防止锈蚀涂环氧树脂时，钢筋表面较为光滑，粘结此外，当钢筋表面为防止锈蚀涂环氧树脂时，钢筋表面较为光滑，粘结此外，当钢筋表面为防止锈蚀涂环氧树脂时，钢筋表面较为光滑，粘结强度也将有所降低。强度也将有

19、所降低。强度也将有所降低。强度也将有所降低。2.3.5 钢筋的锚固与搭接钢筋的锚固与搭接一、保证粘结的构造措施一、保证粘结的构造措施 规范接受不进行粘结计算，用构造措施来规范接受不进行粘结计算，用构造措施来保证混凝土与钢筋粘结的方法。有以下几个方保证混凝土与钢筋粘结的方法。有以下几个方面：面：1.对不同等级混凝土和钢筋，要保证最小搭接对不同等级混凝土和钢筋，要保证最小搭接长度和锚长度和锚 固长度；固长度；2.必需满足钢筋最小间距和混凝土爱护层厚度必需满足钢筋最小间距和混凝土爱护层厚度的要求；的要求；3.在钢筋的搭接接头范围内应加密箍筋；在钢筋的搭接接头范围内应加密箍筋；4.钢筋端部应设置弯钩。

20、钢筋端部应设置弯钩。此外：此外：合理浇筑混凝土；正确对待钢筋的锈蚀。合理浇筑混凝土；正确对待钢筋的锈蚀。二、基本锚固长度二、基本锚固长度 规范是以拔出试验为基础确定基本锚固长度的。取粘结规范是以拔出试验为基础确定基本锚固长度的。取粘结强度强度tu与混凝土抗拉强度与混凝土抗拉强度 ft 成正比，并依据试验结果，取钢筋成正比，并依据试验结果，取钢筋受拉时的基本锚固长度为，受拉时的基本锚固长度为，构件中钢筋的实际锚固长度应依据钢筋的受力状况、爱护层构件中钢筋的实际锚固长度应依据钢筋的受力状况、爱护层厚度、钢筋形式等的影响，接受基本锚固长度厚度、钢筋形式等的影响，接受基本锚固长度la乘以以下修正乘以以

21、下修正系数，并不小于最小锚固长度，也不小于系数，并不小于最小锚固长度，也不小于0.7la和和250mm。当受拉钢筋接受并筋形式时，由于其表面积减小，计算其基当受拉钢筋接受并筋形式时，由于其表面积减小，计算其基本锚固长度时应接受并筋的等效直径本锚固长度时应接受并筋的等效直径de（双并筋（双并筋de=1.4d，三并，三并筋筋de=1.7d）；）；当月牙肋钢筋锚固区混凝土爱护层厚度大于当月牙肋钢筋锚固区混凝土爱护层厚度大于2d时，锚固长度时，锚固长度可乘以爱护层修正系数，但对位于构件顶面混凝土中的水平钢可乘以爱护层修正系数，但对位于构件顶面混凝土中的水平钢筋，不进行爱护层厚度修正。筋，不进行爱护层厚

22、度修正。当月牙肋钢筋末端接受图示机械锚固措施时，锚固长度可乘以当月牙肋钢筋末端接受图示机械锚固措施时，锚固长度可乘以机械锚固修正系数机械锚固修正系数0.70.7。受压钢筋的锚固长度不宜小于受拉钢筋锚固长度的受压钢筋的锚固长度不宜小于受拉钢筋锚固长度的0.7倍；倍；当锚固钢筋在混凝土施工过程中易受扰动时（如滑模施工），当锚固钢筋在混凝土施工过程中易受扰动时（如滑模施工），锚固长度应乘以施工扰动系数锚固长度应乘以施工扰动系数1.1；除构造须要的锚固长度外，当受力钢筋的实际配筋面积大于其除构造须要的锚固长度外，当受力钢筋的实际配筋面积大于其设计计算面积时，锚固长度可乘以设计计算面积与实际配筋面积设计

23、计算面积时，锚固长度可乘以设计计算面积与实际配筋面积比值的配筋余量修正系数，但不得小于最小锚固长度。承受动力比值的配筋余量修正系数，但不得小于最小锚固长度。承受动力荷载和按抗震设计的结构，不考虑配筋余量修正系数。荷载和按抗震设计的结构，不考虑配筋余量修正系数。三、钢筋的搭接三、钢筋的搭接试验表明，影响搭接区段的试验表明，影响搭接区段的粘结强度粘结强度t tu的因素与拔出试的因素与拔出试验的粘结强度基本相同，验的粘结强度基本相同，但但由于钢筋净间距的减小使劈由于钢筋净间距的减小使劈裂裂缝更早出现，粘结强度裂裂缝更早出现，粘结强度降低降低。因此规范规定。因此规范规定:当同一搭接范围受拉钢筋当同一搭接范围受拉钢筋搭接接头的百分率不超过搭接接头的百分率不超过25%时，搭接长度为相应基时，搭接长度为相应基本锚固长度的本锚固长度的1.2倍。倍。当同一搭接范围受拉钢筋当同一搭接范围受拉钢筋搭接接头的百分率超过搭接接头的百分率超过25%时，搭接长度按下式计算，时，搭接长度按下式计算，但不小于但不小于300mm。ll=zyla