王磊，顧云凡，季雨航，侍好，沐成建

（南京工程學(xué)院 建筑工程學(xué)院 江蘇南京 211167）

0 引言

近幾年來，在裝配式建筑和鋼混結(jié)構(gòu)迅猛發(fā)展的背景下，鋼混凝土結(jié)構(gòu)的主要節(jié)點——預(yù)埋件漸漸有了更大運用范圍。目前，鋼筋混凝土粘結(jié)性能方面的研究僅僅局限于鋼筋混凝土的粘結(jié)機理、影響粘結(jié)性能的因素以及鋼筋內(nèi)部應(yīng)力分布狀況的檢測這幾個方面[1]。隨著研究的深入，鋼混結(jié)構(gòu)粘結(jié)本構(gòu)關(guān)系漸漸被研究出來。隨著有限元分析法的出現(xiàn)和廣泛運用，人們也加快了鋼混結(jié)構(gòu)粘結(jié)理論的研究，人們對鋼混結(jié)構(gòu)基本的粘結(jié)機理也逐漸熟悉。

1 粘結(jié)性能影響因素

1.1 混凝土強度

預(yù)埋錨筋與混凝土之間通過粘結(jié)力，讓預(yù)埋錨筋所受的力在混凝土中相互傳遞。而混凝土也會受到各個方向的力，或者同一方向的重復(fù)荷載，讓混凝土的粘結(jié)性能不斷降低。因此，如果想要在實際工程中，混凝土不容易發(fā)生內(nèi)裂等破壞而導(dǎo)致其對預(yù)埋錨筋的握裹力減弱，可以采用提高混凝土強度的方法。

1.2 鋼筋位置受力方向澆筑方向

平位澆筑會使鋼混的粘結(jié)性能下降，而變形鋼筋，即當(dāng)鋼筋受力方向與混凝土硬化時的下沉方向不同時，粘結(jié)性能變大[2]。當(dāng)錨固鋼筋水平放置，與混凝土澆筑方向相互垂直時，混凝土凝結(jié)硬化時與錨筋粘結(jié)的不緊密，導(dǎo)致粘結(jié)性能變低。當(dāng)錨筋預(yù)埋件受到拉拔力時，通常需在錨筋端部增加彎鉤，增大粘結(jié)性能，使相對滑動減小。

1.3 鋼筋的表面形狀

鋼筋的表面形狀對鋼混的粘結(jié)性能有著很大的影響，變形鋼筋與混凝土的粘結(jié)性能高于光滑鋼筋與混凝土的粘結(jié)性能[3]。如果將光滑鋼筋加肋，則在變形的部分，混凝土?xí)c其增加各種方向的相互作用力，這使它在混凝土中可以產(chǎn)生更大的粘結(jié)力。

1.4 鋼筋周圍存在的約束條件

混凝土保護層的厚度越大，鋼筋能產(chǎn)生更多的粘結(jié)力，相反，縱筋間距過小會減弱其粘結(jié)力。由于這些因素在設(shè)計和施工中的調(diào)整，鋼筋所受剪力或摩擦力等力發(fā)生了改變，使受力情況產(chǎn)生變化，從而改變了鋼混的粘結(jié)性能。

2 火災(zāi)（高溫）對鋼筋與混凝土粘結(jié)性能的研究

混凝土在經(jīng)過熾熱烘烤后，其本身的特性諸如抗壓力、抗拉力、剪應(yīng)力等的力學(xué)性能會發(fā)生有差異性的削弱，進而使鋼筋與混凝土粘結(jié)性能與烘烤前的粘結(jié)性能發(fā)生異變。

火災(zāi)作用下鋼筋與混凝土粘結(jié)性能退化機理：

（1）高溫烘烤后的混凝土吸水會產(chǎn)生膨脹，進而破壞了混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，混凝土強度的降低以及鋼筋的收縮使鋼筋與混凝土之間的咬合力下降，最終影響鋼筋與混凝土粘結(jié)性能，使得鋼筋與混凝土極限滑移量要高于常溫時候的極限滑移量。

（2） 鋼筋與混凝土粘結(jié)性能隨周圍環(huán)境溫度的升高發(fā)生顯著變化，20～300℃時，粘結(jié)性能損失10%～25%；300-500℃℃時，損失 40%～60%；500～750℃時，損失80%～90%；而大于500℃時，混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化，強度銳減，粘結(jié)性能驟降[4]。

隨著鋼筋保護層、保護層厚度與鋼筋直徑比值的變低，混凝土與鋼筋粘結(jié)應(yīng)力也變低，且變低程度與溫度成正比。

當(dāng)溫度升高到500℃附近時，混凝土中存在的內(nèi)部結(jié)晶水將會脫水收縮，使混凝土的劈裂應(yīng)力增加，同時混凝土強度的降低使得混凝土過早開裂，鋼筋與混凝土粘結(jié)性能同時也會明顯降低。

3 銹蝕對鋼筋和混凝土粘結(jié)性能的研究

到目前為止，全球混凝土遭到破壞的最主要原因就是鋼筋的腐蝕，而鋼筋遭到銹蝕的原因更是紛繁復(fù)雜。錨筋預(yù)埋件錨固鋼筋在混凝土中被銹蝕，一般的原因是鋼筋外層的混凝土層被破壞。例如，尋常的混凝土的PH值＞12，呈現(xiàn)出堿性，它會在混凝土與鋼筋相互接觸的部位反應(yīng)，凝結(jié)出一層由鐵的氧化物和各種其他物質(zhì)所組成的保護膜，阻隔一些會與鋼筋發(fā)生銹蝕反應(yīng)的物質(zhì)，但隨著混凝土中的Ca（OH）2不斷的和空氣中的CO2發(fā)生反應(yīng)，混凝土逐漸碳化，PH值不斷降低，嚴(yán)重削弱了鈍化膜的保護作用，導(dǎo)致出現(xiàn)了鋼筋銹蝕的現(xiàn)象。

當(dāng)銹蝕率小于0.5%時，由于銹蝕部分的體積變大，鋼筋與混凝土之間產(chǎn)生更強的相互作用力，反而使他們之間的粘結(jié)力增大。但當(dāng)銹蝕率超過5%時，鋼筋表面的銹層體積過大，混凝土開始縱向內(nèi)裂，并且，產(chǎn)生的裂縫又將加快鋼筋的銹蝕，使情況更加嚴(yán)峻，鋼筋與混凝土的粘結(jié)力急速下跌。

4 鹽凍作用對鋼筋與混凝土粘結(jié)性能的研究

混凝土凍融損傷屬于物理變化，會降低混凝土力學(xué)性能，凍融和鹽類化合物都會對混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生巨大的影響，這兩者的共同作用叫做鹽凍，會產(chǎn)生嚴(yán)重的破壞，改變混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，嚴(yán)重影響了鋼筋與混凝土的粘結(jié)性能。凍結(jié)造成的損害是由于水的凍結(jié)造成的，靜水壓力和冰水汽壓差是由于體積膨脹造成的。凍融循環(huán)作用令鋼筋與混凝土的粘結(jié)作用產(chǎn)生了巨大的損失，每次循環(huán)都會令混凝土受到一定的損傷，混凝土不斷累積損傷。

鹽凍作用下粘結(jié)性能退化機理：

（1）鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)表面部分骨料脫落，鋼筋與混凝土的界面剪切裂縫擴展，鋼筋外露，不斷變化，同時出現(xiàn)新的裂縫。

（2） 由于凍融循環(huán)的作用，鋼筋受力變形，多次凍融循環(huán)后，由水泥凝膠體產(chǎn)生于鋼筋表面的膠著粘結(jié)力就會產(chǎn)生大面積損失，局部產(chǎn)生滑移，混凝土與鋼筋界面的化學(xué)粘結(jié)受到破壞。

（3） 混凝土變得疏松，增大了橫向拉伸變形，降低了鋼筋所受混凝土包裹的摩擦阻力，鋼筋表面粗糙不平，同時由于發(fā)生變形，與混凝土之間存在機械咬合作用，受其影響而減小，鋼筋產(chǎn)生滑移[5]。

5 小結(jié)

（1）在火災(zāi)或者高溫情況下，混凝土特性諸如抗壓力、剪應(yīng)力等的力學(xué)性能會發(fā)生有差異性的削弱，進而使鋼筋與混凝土粘結(jié)性能與烘烤前的粘結(jié)性能發(fā)生異變。

（2）當(dāng)鋼筋遭到銹蝕，平均銹蝕率大于5%時粘結(jié)性能退化程度較之明顯。

（3） 在鹽環(huán)境中，混凝土不斷的經(jīng)受凍融，其中的水分不斷的凝固成冰和融化成水，導(dǎo)致內(nèi)部結(jié)構(gòu)被破壞，最終混凝土保護層被損壞。

錨筋預(yù)埋件錨固鋼筋與混凝土的粘結(jié)性能受到各種因素的影響，需要學(xué)者更加深入地研究和探討。