钢筋与混凝土的粘结解析

• 机械连接措施： 钢筋机械接头连接区段的长度为35d（d为纵向受力钢筋的 较大直径）。
• 焊接连接措施：
钢筋焊接接头连接区段的长度为35d（d为纵向受力钢筋的 较大直径）且不小于500mm。
钢筋在施工中易受扰动（如滑模施工），锚固长度应乘以修正系 数1.1。
当HRB335、HRB400和RRB400级钢筋保护层厚度大于钢筋直
径的3倍且配置有箍筋时，锚固长度可乘以修正系数0.8。
经过上述修正，锚固长度不得小于计算锚固长度的0.7倍，且不 应小于250mm，这是锚固长度的最低限值。
钢筋的机械锚固：
M σSAS τ

lcr σSAS
M
σS
σS
裂缝间的局部粘结应 力是在相邻两个开裂 截面之间产生的，钢 筋应力的变化受到粘 结应力的影响，粘结 应力使相邻两裂缝之 间混凝土参与受拉， 局部粘结应力的丧失 会影响构件的刚度的 降低和裂缝的开展。
二、粘结力的组成
由四部分组成： 化学胶结力：这种力一般较小，只在钢筋和混凝土界面存 在，当钢筋受力后变形，发生局部滑移后，粘结力就丧失了。 摩擦力：混凝土收缩后将钢筋紧紧地握裹住，当钢筋和混 凝土产生相对滑移时，在钢筋和混凝土界面上将产生摩擦力。 机械咬合力：这是钢筋表面凹凸不平与混凝土产生的机械 咬合作用而产生的力。 钢筋端部的锚固力：指用在钢筋端部弯钩、弯折，以及在 锚固区焊接钢筋、短角钢等机械作用来维持锚固力。
5d 135 ° D = 4d d
(a)末端带135 °弯 钩
d 5d d d d (b)末端与钢板穿孔塞焊
5d
(c)末端与短钢筋双面贴焊
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受压钢筋的锚固： 受压钢筋的锚固长度可取为受拉锚固长度 la 的0.7倍。
二、钢筋的连接 当钢筋长度不够，或需要采用施工缝或后浇带等构造措施时， 钢筋就需要连接。钢筋连接的目的是通过混凝土中两根钢筋的 连接，将一根钢筋所受的力传给另一根钢筋。 连接的基本要求： 保证接头区域应有足够的承载力、刚度、延性、恢复性能以及 疲劳性能。 钢筋连接的基本类型： 受力钢筋的连接方式分三个类型：搭接、机械连接和焊接。
钢筋与混凝土的粘结
粘结 一、粘结作用 钢筋混凝土受力后会沿钢筋和混凝土接触面上产生 剪应力，通常把这种剪应力称为粘结应力。 粘结应力分为钢筋端部的锚固粘结应力和裂缝之间 的局部粘结应力。
σSAS
la
τ σSAS
τ
σ
σs
锚固粘结应力，是 指钢筋伸入支座或 支座负弯矩钢筋在 跨间截断时，必须 具有足够的锚固长 度，通过锚固长度 积累粘结力，如果 锚固不良，钢筋将 在未充分发挥作用 前就被拔出。
ll 1.3ll
• 绑扎搭接措施： 1）当受拉钢筋直径 d 28mm及受压钢筋的直径 d 32mm 时， 不宜采用绑扎搭接接头；轴心受拉和小偏心受拉杆件（如桁架和 拱的拉杆），一旦连接失效，后果严重，因此，其纵向钢筋不得 采用绑扎搭接接头。
2）应控制搭接接头面积百分率，对梁类、板类及墙类构件，不
C
(s/mm) 3
4
变形钢筋的τ- s曲线
D (s/mm) 2 4 6 8 10 12
0
四、影响粘结强度的因素
混凝土强度 试验结果表明，钢筋的极限粘结强度与混凝土抗拉 强度近似成正比。 保护层厚度和钢筋的净距 增大保护层厚度，保持一定的钢筋间 距，可以提高外围混凝土的抗劈裂能力，有利于粘结强度的充分 发挥。 钢筋的直径和外形 钢筋的直径越大，粘结强度越小；与光圆钢 筋相比，变形钢筋具有较高的粘结强度。 横向钢筋 横向钢筋（如梁中的箍筋）可以限制混凝土内部裂缝 的发展，提高粘结强度。 浇筑混凝土时钢筋的位置 浇筑混凝土时，浇筑深度过大（超过 300mm）时，会削弱钢筋与混凝土之间的粘结作用。
dla d 2 f y
fy la d 4 4
d la
F
《混凝土结构设计规范》在通常的保护层厚度和相应的构造 条件下，考虑钢筋的抗拉强度、外形系数和适当的可靠度， 锚固长度按下式计算：
其中
指锚固钢筋的外形系数，按表取用。
fy la d ft
锚固长度的修正： 当HRB335、HRB400和RRB400级钢筋直径大于25mm时，锚固 长度应乘以修正系数1.1。 HRB335、HRB400和RRB400级涂环氧树脂钢筋，其锚固长度应 乘以修正系数1.25。
2.3.2 钢筋的锚固和连接
一、钢筋的锚固 钢筋的锚固是指通过混凝土中钢筋埋置段或机械措施将钢筋所受 的力传给混凝土，使钢筋锚固于混凝土而不滑出，包括直钢筋的 锚固、带弯钩或弯折钢筋的锚固，以及采用机械措施的锚固等。
基本锚固长度 la ： 《混凝土结构设计规范》规定纵向受拉钢筋的锚固长度作为钢 筋的基本锚固长度 la。如下图所示，可得平衡公式：
宜大于25%;对柱类构件，不宜大于50%。
3）在任何情况下，纵向受拉钢筋绑扎搭接接头的搭接长度均不 应小于300mm； 受压纵向钢筋的搭接长度不应小于纵向受拉钢筋搭接长度的0.7 倍，且在任何情况下，搭接长度均不应小于200mm。
4)为了防止缺乏侧向约束，导致纵向受力钢筋劈裂分离，应规定
搭接区的构造措施。如在钢筋的搭接接头范围内应加密箍筋。
钢筋连接设计应遵循的原则： 接头应尽量设置在受力较小处； 在同一受力钢筋上宜少设连接接头； 接头位置应互相错开； 在钢筋连接区域应采取必要的构造措施； 机械连接接头能产生较牢固的连接力，所以应优先采用机械 连接。
钢筋连接的措施： 几个概念：连接区段、钢筋搭接接头面积百分率、纵向受拉钢 筋的搭接长度 ll 。
各种粘结力中，化学胶结力较小；光面钢筋以摩擦力为主； 变形钢筋以机械咬合力为主。
AS
三、粘结机理
100
钢筋的粘结强度通常 采用标准抗拔试验获 得，钢筋和混凝土之 间的平均粘结应力为:
100
自由端
d l=5d
套管
(2~3)d
加荷端
F dl
F
3 2
τ/(N/mm2)
光面钢筋的τ- s曲线
B
1 A 0 7 6 BC 5 4 3 A 2 1 1 τ/(N/mm2) 2