L型塑料钢筋拉结件锚固性能试验

架设一个位移传感器 , 根据试验设计部分装液压 量显著增大 , 类似于钢筋进入“屈服阶段 ”. 此后
式压力试验机对拉拔试件施加拉拔力. 在拉拔试 继续加载 ,由于约束力不足以承受增大的拉力时 ,
件伸出墙面处固定一钢片 , 使之与拉拔试件能一 钢筋被匀速缓慢从塑料皮中拔出. 由钢筋进入
起滑移. 通过位移百分表 ( 30 mm )测得钢片的位 “屈服阶段 ”至钢筋被拔出破坏位移增加约 10mm ,
荷载增大到 115 kN 左右 ,塑料外皮与钢筋变形不
再一致 ,钢筋有相对滑动趋势 ,但由于钢筋锚固端
弯折段受到约束阻止了钢筋在塑料皮中的滑移而
可以继续承载. 拉拔反力由钢筋弯折段的约束反
力提供 ,钢筋与外包塑料皮间的粘结力起次要作
用 ; 当拉拔力增加到 3 kN 左右 , 钢筋产生少量滑
移 ,但与普通钢筋拉结件不同 ,塑料钢筋拉结件在
3143
273135
1314
钢筋滑移
L-3
70
170
M 715
811
414
350132
1210
钢筋滑移
L-4
90
190
M 715
811
4127
33917
1213
钢筋滑移
L-5
30
250
M 715
810
3163
289128
1310
钢筋滑移
L-6
50
270
M 715
810
3173
297124
1218
钢筋滑移
9 26
试件分组编号 L-1 L-2 L-3 L-4 L-5 L-6 L-7
沈 阳 建 筑 大 学 学 报 (自 然 科 学 版 )
试件形状
L型 L型 L型 L型 L型 L型 L型
表 1 L 型试件拉拔试验分组表
弯折长度 /mm
锚固长度 /mm
30
130
50
150
70
170
90
190
30
250
50
270
70
290
墙片厚度 /mm 120
240
第 25卷 砂浆强度 /M Pa
715
图 1 同组试件在水平灰缝中锚固示意图
试验构件的材料 、截面几何尺寸和施工质量 移来量测拉拔试件端部的滑移. 试验时采用匀速
符合《砌体结构设计规范 》及有关标准规范的要 连续加荷方法 , 加载速度按《混凝土结构试验方
9 28
沈 阳 建 筑 大 学 学 报 (自 然 科 学 版 )
第 25卷
拔力最小值为 219 kN. 钢筋与外套塑料之间的摩 的弹性层间位移小于弯折段长度 , 且考虑制作等 擦力为 015～115 kN , 因此可以推断钢筋由不断 因素 ,因此建议卷边 Z 型塑料钢筋拉结件的第一 调直 - 弯折而提供的机械锚固力为 2 ～3 kN. 增 段弯折段长度取为 50 mm , 第二段弯折段长度 ≥ 加一个弯折段 , 形成卷边 Z 型塑料钢筋拉结件 , 30 mm (见图 5). 其极限拉拔力提高 30% ～40% , 考虑楼层内最大
第 25卷
刘 明等 : L 型塑料钢筋拉结件锚固性能试验
9 27
图 3 L 型塑料钢筋拉结件拉拔后的砂浆与外套塑料
而力增加约 017 kN , 表现出较好的延性. 与普通 拉结件不同 ,塑料钢筋拉结件在达到极限拉拔力 后 ,对塑料钢筋拉结件进行二次 、三次拉拔时 , 只 要钢筋未滑移过弯折段 (见图 4 ) , 荷载值均能稳
1 试件设计
试验共制作 7组 21个试件 ,灰缝拉结件采用 L 型塑料钢筋拉结件 ,弯折段长度分别为 30 mm、 50 mm、70 mm、90 mm. 各类试件编号及参数见表 1,其锚固示意图见图 1.
收稿日期 : 2009 - 07 - 13 基金项目 :建设部科技攻关项目 (2008 - k3 - 10) 作者简介 :刘明 (1962—) ,男 ,教授 ,博士研究生导师 ,主要从事现代砌体结构研究.
5 锚固影响因素的分析
( 1)试件形状影响 : 通过 L 型试件拉拔试验 结果发现 ,只要钢筋滑移未超过弯折段 ,则弯折段 长度对机械锚固力影响很小 , 钢筋进入“屈服阶 段 ”至钢筋被拔出位移增加到 50 mm 时 , 力有少 量增加 , 位移继续增加 , 极限拉拔力基本不变. 因 此建议 Z 型塑料钢筋拉结件的弯折段不宜小于 50 mm. 由于 Z 型塑料钢筋拉结件的锚固力主要 由钢筋弯折段调直 - 弯折产生的约束力提供 , 其 极限拉拔力每组平均值为 313 ～414 kN , 极限拉
表 2 拉拔试件试验结果
组别 编号
弯折长度 / mm
试验参数
锚固长度 / mm
砂浆强度 理论值 /M Pa 实际值 /M Pa
极限拉拔 力 / kN
试验结果 极限强度 /
M Pa
位移值 / mm
破坏形态
L-1
30
130
M 715
719
3133
265139
1313
钢筋滑移
L-2
50
150
M 715
719
图 4 拉拔后 ,钢筋在外套塑管内滑移形貌
定在 3 kN 以上. 由于钢筋与外套塑料之间产生滑 移 ,已不存在黏结力 , 只具有很小的摩擦力 , 这是 由于拉结件通过不断调直 - 弯折提供稳定的承载 力 ,这是一种机械锚固力 ,因此建议采用拉结件两 端均增加一个弯折段的卷边 Z 型拉结件 , 可在很 大程度上提高拉结件的承载力. 此外 ,塑料钢筋具 有普通钢筋不具备的承受往复荷载的特性 , 在拉 拔滑移后 ,当受到压力时 ,砂浆与外套塑料仍然保 持完好 ,钢筋在塑料管内滑移 ,钢筋仍处于调直 弯折过程中 ,并保持一定的承载力. 塑料钢筋拉结 件 ,不论是受到拉力还是压力 ,砂浆与外套塑料都 始终保持完好 ,钢筋始终处于调直 - 弯折过程中 , 这表明 ,塑料钢筋拉结件具有较大的位移时 ,而始 终具有一定的承载力 , 因此可以使结构具有较好 的延性. 这与普通拉结件有本质的区别 ,普通拉结 件在拉压过程中 ,一旦拉结件产生位移后 ,几乎不
2 0 0 9年 0 9月 第 25卷 第 5期
沈 阳 建 筑 大 学 学 报 (自 然 科 学 版 ) Jou rna l of S henyang J ianzhu U n ive rs ity (N a tu ral S c ience)
文章编号 : 1671 - 2021 ( 2009) 05 - 0925 - 05
L-7
70
290
M 715
810
4123
337105
1214
钢筋滑移
(2)对有振动或有抗震设防要求时 , Z 型塑 料钢筋拉结件有比普通钢筋拉结件更优越的抗拉 性能和变形性能.
再具有承载能力. 但塑料钢筋拉结件在往复荷载 作用下产生位移 , 在位移发展过程中一直具有一 定的承载力 ,并具有较大的变形能力. 因此应用于 夹心墙中的塑料钢筋拉结件可以发挥比普通钢筋 拉结件更优越的抗拉性能和变形性能.
4 试验结果分析
通过对 L 型塑料钢筋拉结件的灰缝试件试 验简单模拟 Z 型塑料钢筋拉结件在灰缝中的受 拉状态 ,拉拔试验结果如表 2所示 , L 型塑料钢筋 拉结 件 极 限 拉 拔 力 每 组 平 均 值 为 3133 ～ 4140 kN ,最小值为 219 kN , 极限抗拉强度每组平均值 为 265139 M Pa ～350132 M Pa, 最小值为 230189 M Pa,其平均值超过 H PB 235 钢筋屈服强度标准 值. 外包塑料虽然改变了钢筋与砂浆间的受力性 能 ,但均有可靠的锚固性能. 根据《砌体结构规 范 》( GB 50003 - 2001 ) 规定 , 对有振动或有抗震 设防要求时 ,拉结件应沿竖向梅花形布置 ,拉结件 的水平和竖向最大间距分别不宜大于 800 mm 和 400 mm , 单 位 面 积 拉 结 件 数 量 不 少 于 : 1 000 mm ×1 000 mm /800 mm ×400 mm = 3113 (根 ) . 当遭受地震作用时 , 考虑拉结件的最不利 受力情况 ,外叶墙所受地震力全部通过拉结件传 到内叶墙而不向周围传递. 在 7度区 ,罕遇地震下 单位面积外叶墙所受地震力约为 01816 kN , 则一 根塑料钢筋拉结件传递的力约为 01261 kN. 在 8 度区 ,罕遇地震下单位面积外叶墙所受地震力约 为 11469 kN ,则一根塑料钢筋拉结件传递的力约 为 01469 kN. 在遭受大震作用时 , 塑料钢筋拉结 件所传递的最大地震力远小于其极限拉拔力最小 值 ,表明 L 型塑料钢筋拉结件与砂浆间的黏结、 锚固性能可以满足夹心墙的使用要求.
二者构成腐蚀电池 , 更加快了锌的腐蚀溶解 [ 7 ] . 所以 ,钢筋在后期就难以得到保护 ,同时也影响了 钢筋与周围砂浆的结合力 [ 8 ] . 塑料的防腐性能较 好 ,且造价低 ,能避免拉结件产生热桥 ,因此 ,塑料 钢筋拉结件能很好地解决耐腐蚀性问题 [ 9 ] , 并经 国家建筑装修材料质量安全监督检验中心检验 , 其耐腐蚀性符合现场发泡夹心墙的使用要求. 但 塑料钢筋拉结件的连接作用必须通过塑料外皮与 砌筑砂浆及塑料外皮与钢筋本身之间的粘结来保 证 [ 10 ] ,为了解塑料钢筋拉结件在砂浆中的黏结 、 锚固等性能 , 因此 , 通过对 L 型塑料钢筋拉结件 的水平灰缝锚固试验 , 得出其极限拉拔力每组平 均值为 3133～414 kN , 极限拉拔力最小值为 219 kN ,并有比普通钢筋拉结件更好的延性和变形能 力.
钢筋产生滑移后 ,砂浆一直保持完好 ,不是整个拉
结件与砂浆产生整体滑移 , 而是钢筋与塑料相对
滑移. 塑料钢筋拉结件拉拔后的砂浆与外套塑料
一直保持完好 (见图 3) ,荷载值基本稳定 , 一直保
图 2 拉拔试件加载装置示意图
顶 、力传感器穿在钢筋上 ,再在千斤顶的两端之间
持在 3 kN 以上. 钢筋起滑后 , 由于约束反力作用 荷载虽还能有所增加 ,但增幅明显减缓 ,钢筋滑移
关键词 :塑料钢筋拉结件 ; 拉拔试验 ; 拉拔承载力 ; 锚固长度
中图分类号 : P315196 文献标志码 : A
0 引 言
夹心保温墙体是目前保温墙体的一种主要形 式 ,能达到集承重 、保温 (隔声 )和装饰于一体 , 其 耐久性适用于不同的地区 , 也是唯一能解决保温 层与建筑物同寿命问题的保温形式 [ 1 ] . 夹心墙中 的拉结件对加强内外叶墙连接 , 保证其整体性起 重要作用 [ 2 ] . 但普通拉结件在有腐蚀性的保温浆 料中容易锈蚀 ,使建筑物的使用寿命大幅降低 ,造 成极大的浪费 [ 3 ] ,因此解决拉结件的耐锈蚀性问 题对提高夹心保温墙体的耐久性有重要意义 [ 4 ] . 目前一些经济发达国家普遍采用不锈钢拉结件 、 镀锌拉结件及防锈涂料拉结件 [ 5 ] . 不锈钢拉结件 固然防锈性能好 , 但价格昂贵 、工程造价高 , 这不 符合我国国情. 国内一般采用防锈涂料或镀锌拉 结件 ,但成本与普通钢筋拉结件相比也较高 [ 6 ] , 另外 ,镀锌件虽然在大气环境中抗蚀性较好 ,但却 不适合复合墙体这种复杂的腐蚀环境. 已有研究 表明 ,镀锌件在 pH 为 13 左右时表面处于活性状 态 ,初期由于水泥砂浆 pH 值正好在这个范围 ( 1215～1315) , 这时如果钢铁表面有缺陷 , 那么
求. 砂浆试块的制作 、养护和试验符合现行国家标 法标准 》取 1108 kN /m in.
准《建筑砂浆基本性能试验方法 》的要求.
2 试验加载装置与加载制度
3 试验破坏形态分析
当试件开始受力后 , 外包塑料与钢筋形成的
试验装置如图 2所示. 试验时将底座 、千斤
整体共同受力 、共同变形 , 且力与变形均较小 ; 当
S ep. 2 009 V o l. 25, N o. 5
wenku.baidu.comL 型塑料钢筋拉结件锚固性能试验
刘 明 ,李立东 ,张延年 ,张 洵 ,李 恒
(沈阳建筑大学土木工程学院 ,辽宁 沈阳 110168)
摘 要 :目的 为解决夹心墙用拉结件的耐腐蚀性问题 ,采用高强钢筋外包塑料形成塑料钢筋 拉结件. 方法 通过 L 型塑料钢筋拉结件灰缝试件试验模拟 Z型塑料钢筋拉结件在灰缝中的受 拉状态 ,研究 Z型塑料钢筋拉结件的黏结 、锚固性能. 结果 L 型塑料钢筋拉结件极限拉拔力每 组平均值为 3133～414 kN ,极限拉拔力最小值为 219 kN ,在遭受地震作用时 ,塑料钢筋拉结件 所传递的最大地震力远小于其极限拉拔力最小值. 结论 L 型塑料钢筋拉结件的粘结锚固强度 可以满足夹心墙用拉结件的使用要求 ,有比普通钢筋拉结件更好的延性和变形能力 ,并给出 Z 型与卷边 Z型塑料钢筋拉结件的合适构造参数.