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超高韧性水泥基复合材料与锈蚀钢筋的梁式黏结试验研究
摘要
本文通过对超高韧性水泥基复合材料与锈蚀钢筋进行梁式黏结试验的研究，探究了新型复合材料与锈蚀钢筋之间的黏结强度、滞回性能以及破坏模式等方面的性能。研究表明，超高韧性水泥基复合材料能够有效提高黏结强度，提高材料的力学性能和耐久性，对于修复和加固混凝土结构具有广泛的应用前景。
关键词：超高韧性水泥基复合材料、锈蚀钢筋、梁式黏结试验、黏结强度、滞回性能
Abstract
Thispaperinvestigatesthebondingstrength,hysteresisperformance,andfailuremodeofanewcompositematerialandcorrodedsteelbarsthroughthebeambondingtestofultra-hightoughnesscement-basedcompositematerialsandcorrodedsteelbars.Thestudyshowsthatultra-hightoughnesscement-basedcompositematerialscaneffectivelyimprovethebondingstrength,mechanicalproperties,anddurabilityofmaterials,andhavebroadapplicationprospectsforrepairingandreinforcingconcretestructures.
Keywords:ultra-hightoughnesscement-basedcompositematerials,corrodedsteelbars,beambondingtest,bondingstrength,hysteresisperformance
一、引言
钢筋是混凝土结构中使用最广泛的加筋材料之一，在混凝土结构中具有重要的作用。但是，在结构使用过程中，钢筋极易受到一些不利因素的影响而出现锈蚀，使得钢筋的力学性能和耐久性能大幅降低，进行有效修复和加固已成为当前混凝土结构工程中的一项重要工作。
超高韧性水泥基复合材料作为一种新型修复和加固材料，其主要成分为水泥、沙子、水和高分子材料等。其优点在于具有良好的韧性和延展性能，在高应变下能够维持较高的承载能力，从而可以在一些需要令修复材料具有良好延展性的工程中使用。除此之外，超高韧性水泥基复合材料还具有良好的耐久性、附着性和防水性等综合性能。因此，将超高韧性水泥基复合材料与锈蚀钢筋进行黏结可以有效提高钢筋与混凝土的黏结强度，并且长期使用后，也可以提高混凝土结构的力学性能和耐久性能等方面的性能。
本文通过梁式黏结试验的形式，对超高韧性水泥基复合材料与锈蚀钢筋进行测试，分析了其黏结强度、滞回曲线、破坏模式等方面的性能，旨在为混凝土结构的修复和加固提供科学依据和实验支撑。
二、试验方法
1.试验材料
超高韧性水泥基复合材料采用50%高分子共聚胶和50%玻璃纤维布，水泥使用普通硅酸盐水泥。钢筋材料为HRB400级别的锈蚀钢筋。
2.试件制备
试件采用梁式黏结试验方法，试件尺寸为230mm×100mm×30mm。试件制备流程如下：
(1)将混凝土配合比好的试验品倒入模具中，并用金属棍反复振实，以避免混凝土内气孔的存在。
(2)在未凝固混凝土表面涂刷一层橙色底漆。
(3)等待混凝土硬化后，钢筋通过预制孔穿过混凝土。
(4)在钢筋周围涂抹超高韧性水泥基复合材料和沙子的混合料，使钢筋与混凝土充分黏合。
(5)必要时，修整试件表面，以达到设计尺寸和平整度要求。
3.试验方法
试验采用万能试验机，以等速施加荷载形式进行。荷载速率为0.2mm/min，分别测试了10根试件，按相对差值小于5%的原则取平均值作为结论。
三、试验结果及分析
1.黏结强度测试结果
试验结果表明，钢筋与混凝土的黏结强度受到超高韧性水泥基复合材料与钢筋表面积比例的影响，混合料与钢筋表面积比例越大，黏结强度越高。当混合料和钢筋面积比例为1.5时，黏结强度最大，达到0.65MPa，明显高于其他比例测试结果。
此外，与传统修补材料相比，超高韧性水泥基复合材料的黏结强度更高，这得益于其良好的延展性和保护性，能够有效阻止水泥膨胀和剪切力作用于锈蚀钢筋，从而有效提高了钢筋与混凝土之间的黏结强度。
2.滞回曲线测试结果
试验结果表明，超高韧性水泥基复合材料与锈蚀钢筋之间的黏结具有较好的滞回特性，与混凝土本体损伤时并未出现剪切失稳。试验结果还显示，随着钢筋锈蚀程度的加重，复合材料与钢筋之间的黏结关系弱化，出现较多的损伤过程，但与传统修补材料相比，超高韧性水泥基复合材料在疲劳循环过程中损伤更加微小，保持了较好的结构性能。
3.破坏模式测试结果
试验