專利名稱：一種量測鋼筋與混凝土之間粘結(jié)應(yīng)力的試驗方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種能夠測量粘結(jié)應(yīng)力沿鋼筋埋長分布的試驗方法，特別涉及使用拔 出試驗測試鋼筋與混凝土間粘結(jié)滑移性能的試驗，屬于力學(xué)試驗技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
鋼筋與混凝土的粘結(jié)是鋼筋與混凝土之間的一種復(fù)雜的相互作用，借助這種作用 來傳遞兩者間的應(yīng)力，保證鋼筋和混凝土的共同協(xié)調(diào)工作。這種作用實質(zhì)上是鋼筋與混凝 土接觸面上所產(chǎn)生的沿鋼筋縱向的剪應(yīng)力，即粘結(jié)應(yīng)力。粘結(jié)問題是鋼筋混凝土的一個重 要物理力學(xué)性能，對于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)性能是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu) 強度計算、變形和裂縫跨度計算的理論依據(jù)，是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)理論的基礎(chǔ)。并且目前各類 高強鋼筋在混凝土結(jié)構(gòu)中得到長足的發(fā)展和應(yīng)用，高強鋼筋的高強性能，只有在粘結(jié)得到 可靠保證時才能體現(xiàn)，因此對粘結(jié)問題的深入研究，不僅對鋼筋的錨固、搭接和細部構(gòu)造等 工程設(shè)計問題有實用價值，而且對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的非線性分析、結(jié)構(gòu)抗震分析、高強鋼筋 在混凝土結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用等也有重要的理論意義。各類鋼筋和混凝土的粘結(jié)性能通常采用試驗的方法進行研究。粘結(jié)試驗方法按其 研究目的可以歸納為三種類型(1)中心拔出試驗；(2)梁式試驗或模擬梁式試驗；(3)局 部粘結(jié)-滑移試驗。測定不同荷載作用下，沿鋼筋縱向粘結(jié)應(yīng)力的分布通常采用中心拔出試驗，各點 的粘結(jié)應(yīng)力可以由相鄰兩點間鋼筋的應(yīng)力差除以接觸面積近似計算。因此，試驗中需要測 定鋼筋沿埋長的應(yīng)變分布。為了測量應(yīng)變時不至于破壞鋼筋與混凝土接觸面的粘結(jié)，歷來 通常采用的方法是將鋼筋沿縱向剖為兩半，在鋼筋內(nèi)開槽并埋入標距為1 3mm的應(yīng)變片 并引出導(dǎo)線，然后用環(huán)氧樹脂將兩半鋼筋粘結(jié)在一起，在兩半鋼筋拼合處還需點焊處理以 增加結(jié)合的牢固度。早在1951年，Mains用上述的鋼筋內(nèi)開槽貼應(yīng)變片的方法測出了鋼筋的應(yīng)變。從 而第一次用充分的試驗數(shù)據(jù)描繪了粘結(jié)應(yīng)力分布，為以后的粘結(jié)機理探討作了開創(chuàng)性工 作。此后的數(shù)十年間，人們借助鋼筋內(nèi)開槽貼片法掌握了不同鋼筋和不同類型混凝土間的 粘結(jié)應(yīng)力分布規(guī)律。在各類粘結(jié)性能的試驗中產(chǎn)生了深遠的影響。雖然鋼筋內(nèi)開槽貼片法 能夠較好地測得鋼筋內(nèi)的應(yīng)變，但也存在其明顯的缺點(1)采用剖開鋼筋并通長銑槽的試驗方法，試驗工作量較大，試件準備周期較長。 而且成本過高，不利于大批量試驗的推廣；(2)剖開鋼筋并銑槽對鋼筋本身的損壞較大，造成鋼筋本身的性能發(fā)生較大改變， 試驗結(jié)果可能失真，并且此法僅能夠應(yīng)用于處理較粗鋼筋，細鋼筋根本無法采用；(3)由于鋼筋創(chuàng)面較大，鋼筋拼合時應(yīng)變片的防水、防潮難度較大，以往試驗中廢 片率較高。

發(fā)明內(nèi)容
針對鋼筋內(nèi)開槽貼片技術(shù)存在的缺陷或不足，本發(fā)明的目的在于提供一種低成 本、方便、快捷地量測鋼筋與混凝土之間粘結(jié)應(yīng)力的試驗方法。該方法摒棄了對鋼筋剖成兩 半的做法，采取在鋼筋的粘結(jié)區(qū)段，沿鋼筋表面縱向銑槽貼片的方法來達到測量鋼筋應(yīng)變 的目的，可稱之為鋼筋表面縱向開槽貼片法。為了實現(xiàn)上述任務(wù)，本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案得以實現(xiàn) 一種量測鋼筋與混凝土之間粘結(jié)應(yīng)力的試驗方法，其特征在于，包括下列步驟1)對被量測鋼筋在粘結(jié)區(qū)段沿鋼筋表面縱向開淺槽，在淺槽內(nèi)埋置箔式應(yīng)變片， 箔式應(yīng)變片的端部通過引出線引出；2)淺槽在埋好箔式應(yīng)變片后，采用硅橡膠做防水防潮處理，最后用環(huán)氧樹脂封槽；3)澆筑混凝土?xí)r，在箔式應(yīng)變片的導(dǎo)線外套裝塑料軟套管，鋼筋從混凝土試塊邊 緣引出；4)混凝土試件制作好后，按照相應(yīng)的試驗規(guī)程要求進行粘結(jié)試驗，通過采集儀連 通鋼筋中埋置的箔式應(yīng)變片，即可采集得到不同的荷載作用下鋼筋沿埋長各點的應(yīng)變值 (O，利用胡克定理σ =Ε· ε即可轉(zhuǎn)換為鋼筋應(yīng)力(ο)沿鋼筋埋長各點的分布，進而采 用下式求得各點的粘結(jié)應(yīng)力值(τ)
d στ ——·-
4 dx式中，d為鋼筋直徑；X為不同位置。本發(fā)明的量測鋼筋與混凝土之間粘結(jié)應(yīng)力的試驗方法和現(xiàn)有的技術(shù)相比具有以 下特點(1)試驗方法簡單，方便快捷，試件制作省工且節(jié)約成本；(2)應(yīng)變片防水防潮處理方便，廢片率低；(3)對鋼筋的損傷較小，特別是大直徑鋼筋，使采集小直徑鋼筋的應(yīng)變沿埋長分布 成為可能；(4)適合大批量試驗的試件制作，易于推廣至鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)試驗研究的各領(lǐng)域。


圖1為應(yīng)用本發(fā)明實施的試件示意圖；圖(a)是主視圖，圖(b)是圖(a)的側(cè)視 圖；圖2為開槽鋼筋的平面示意圖；圖3為圖2的開槽鋼筋橫截面圖；圖4為圖2的1-1剖切面圖；圖5為環(huán)氧樹脂填充器示意圖。以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進一步詳細說明
具體實施例方式根據(jù)本試驗方法制作的試件如圖1所示?；炷猎噳K3中含有箔式應(yīng)變片1、開槽 鋼筋2、塑料軟導(dǎo)管4、應(yīng)變片導(dǎo)線5、塑料軟套管6。其中最主要的部分為開槽鋼筋2以及箔式應(yīng)變片1的粘貼制備，如圖3 5所示。下面詳述制備過程中的技術(shù)要求(1)鋼筋開槽參見圖2 圖4，鋼筋沿表面縱向采用銑床開槽保證精度，槽深 2.5mm，槽寬5mm，槽長度(L)應(yīng)根據(jù)實際的埋長加上相應(yīng)的箔式應(yīng)變片的預(yù)留量(一般頭尾 各10mm)。對光圓鋼筋和圓周規(guī)則的變形鋼筋可在任意位置開槽，對于月牙肋鋼筋則應(yīng)在縱 肋上開槽以降低對鋼筋表面的破壞；(2)貼箔式應(yīng)變片箔式應(yīng)變片應(yīng)選用柵格尺寸為2mmX3mm的小型箔式應(yīng)變片， 先將箔式應(yīng)變片的端部引出細導(dǎo)線備用。在貼箔式應(yīng)變片前，需用丙酮仔細清洗掉鋼筋槽 內(nèi)和表面的油污，用記號筆在鋼筋槽邊緣標記出所貼的箔式應(yīng)變片的位置，貼片時先在應(yīng) 變片底面涂上少許502膠，然后迅速覆上玻璃紙同時用橡皮按壓在槽中并相應(yīng)標記位置， 數(shù)秒后移除橡皮和玻璃紙，檢查箔式應(yīng)變片的牢靠度和位置，此時應(yīng)使箔式應(yīng)變片的導(dǎo)線 從鋼筋引出。箔式應(yīng)變片的間距(W)應(yīng)根據(jù)埋長選擇在2-3cm為宜；(3)防水防潮處理防水防潮是保證箔式應(yīng)變片在試驗時正常工作的重要環(huán)節(jié)。 在每個箔式應(yīng)變片的表面涂上少許硅橡膠用于防水，同時硅橡膠的彈性可以使箔式應(yīng)變片 和鋼筋結(jié)合后的伸縮變形不受固化后的環(huán)氧樹脂影響，涂抹的量不宜過多，以剛好覆蓋箔 式應(yīng)變片為宜，以免影響環(huán)氧樹脂在槽中的錨固；(4)封槽這是一個重要的環(huán)節(jié)，采用環(huán)氧樹脂進行填充。調(diào)制環(huán)氧樹脂時應(yīng)控制 膠體的稠度，不宜過稀。過稀的樹脂填充后會溢出鋼筋槽使鋼筋污染嚴重，清理麻煩。為了 做到高效、迅速地往鋼筋槽中填充環(huán)氧樹脂，可以制作簡單的環(huán)氧樹脂填充器備用，如圖5 所示。環(huán)氧樹脂填充器由廢棄的洗面奶空瓶51制成，即在洗面奶空瓶51的尾部上方開具 一個灌膠口 52，在洗面奶空瓶51的瓶口的中間安裝一個中性筆管頭(53)，中性筆管頭(53) 和瓶口連接處54采用502膠粘合。填充好環(huán)氧樹脂的開槽鋼筋要保證導(dǎo)線的引出，靜置，待環(huán)氧樹脂接近固化時，用 小刀清理填充時溢出的環(huán)氧樹脂，保證鋼筋和混凝土粘結(jié)面的有效性；(5)試件澆筑制備好的開槽鋼筋按照圖1中的試件要求安裝模板澆筑，為了不使 箔式應(yīng)變片引出導(dǎo)線在試驗過程中過早發(fā)生剪斷，在導(dǎo)線上需套上塑料軟套管6，澆筑時保 證導(dǎo)線從鋼筋中引出。(6)混凝土試件制作好后，按照相應(yīng)的試驗規(guī)程要求進行粘結(jié)試驗，通過采集儀 連通鋼筋中埋置的箔式應(yīng)變片，即可采集得到不同的荷載作用下鋼筋沿埋長各點的應(yīng)變值 (O，利用胡克定理σ =Ε· ε即可轉(zhuǎn)換為鋼筋應(yīng)力(σ)沿鋼筋埋長各點的分布，進而采 用下式求得各點的粘結(jié)應(yīng)力值(τ)<formula>formula see original document page 5</formula>式中，d為鋼筋直徑；χ為不同位置。根據(jù)發(fā)明人的實驗證明，采用本發(fā)明的方法簡單，方便快捷，試件制作省工且節(jié)約 成本；箔式應(yīng)變片防水防潮處理方便，廢片率低；對鋼筋的損傷較小，適合大批量試驗的試 件制作。
權(quán)利要求
一種量測鋼筋與混凝土之間粘結(jié)應(yīng)力的試驗方法，其特征在于，包括下列步驟1)對被量測鋼筋在粘結(jié)區(qū)段沿鋼筋表面縱向開淺槽，在淺槽內(nèi)間隔埋置箔式應(yīng)變片，箔式應(yīng)變片的端部通過引出線引出；2)淺槽在埋好箔式應(yīng)變片后，采用硅橡膠做防水防潮處理，最后用環(huán)氧樹脂封槽；3)澆筑混凝土?xí)r，在箔式應(yīng)變片的導(dǎo)線外套裝塑料軟套管，鋼筋從混凝土試塊邊緣引出；4)混凝土試件制作好后，按照相應(yīng)的試驗規(guī)程要求進行粘結(jié)試驗，通過采集儀連通鋼筋中埋置的箔式應(yīng)變片，既可采集得到不同的荷載作用下鋼筋沿埋長各點的應(yīng)變值(ε)，利用胡克定理σ＝E·ε即可轉(zhuǎn)換為鋼筋應(yīng)力(σ)沿鋼筋埋長各點的分布，進而采用下式求得各點的粘結(jié)應(yīng)力值(τ) <mrow><mi>&tau;</mi><mo>=</mo><mfrac> <mi>d</mi> <mn>4</mn></mfrac><mo>&CenterDot;</mo><mfrac> <mi>d&sigma;</mi> <mi>dx</mi></mfrac> </mrow>式中，d為鋼筋直徑；x為不同位置。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的淺槽深2.5mm,寬5mm。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的箔式應(yīng)變片的間距取2mm 3mm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種量測鋼筋與混凝土之間粘結(jié)應(yīng)力的試驗方法，它主要是采用沿鋼筋表面縱向開槽并在槽內(nèi)埋置貼箔式應(yīng)變片，達到量測鋼筋應(yīng)力沿埋長分布的目的。采用本試驗方法簡單，方便快捷，試件制作省工且節(jié)約成本；防水防潮處理方便，廢片率低，對鋼筋的損傷較小，適合大批量試驗的試件制作等優(yōu)點，易于推廣至鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)試驗研究的各領(lǐng)域。
文檔編號G01N19/04GK101819134SQ201010138178
公開日2010年9月1日 申請日期2010年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月2日
發(fā)明者吳淑海, 李曉文, 柴園園, 白國良 申請人:西安建筑科技大學(xué)