劉潤東 魯麗華

(沈陽工業(yè)大學(xué)建筑工程學(xué)院,遼寧 沈陽 110000)

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橋梁中拉拔節(jié)點(diǎn)的耐久性研究

劉潤東 魯麗華

(沈陽工業(yè)大學(xué)建筑工程學(xué)院,遼寧 沈陽 110000)

對(duì)橋梁工程施工現(xiàn)場提供的有效數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，利用縮尺模型的試件進(jìn)行了粘結(jié)拉拔以及凍融循環(huán)試驗(yàn)研究，得出了凍融循環(huán)次數(shù)對(duì)試驗(yàn)的粘結(jié)強(qiáng)度與鋼筋滑移量的影響。

粘結(jié)強(qiáng)度，凍融循環(huán)，拉拔試驗(yàn)，鋼筋

現(xiàn)階段，我國城市為了減少交通擁堵和解決人們出行問題，在城市中大量建設(shè)高架橋來有效緩解交通壓力。在高架橋的建設(shè)以及施工過程中為了縮短工期、節(jié)約人力成本和降低施工對(duì)現(xiàn)有交通的干擾常常會(huì)將現(xiàn)澆橋梁改為預(yù)制橋梁?，F(xiàn)澆橋梁改成預(yù)制橋梁通常是下部結(jié)構(gòu)(蓋梁與墩柱)改為預(yù)制拼裝方案。

在橋墩預(yù)制過程中，預(yù)先埋置金屬波紋管和壓漿管進(jìn)去，然后再運(yùn)輸?shù)綐蛑诽庍M(jìn)行現(xiàn)場的拼裝對(duì)接，灌漿連接的工藝。施工現(xiàn)場橋墩拼接完成后，從壓漿管中輸入注漿材料，待波紋管中注滿漿料后，用水泥對(duì)外露的壓漿管進(jìn)行封裝，整個(gè)施工過程就算完成。

1 材料選取

本次試驗(yàn)材料選取皆是依據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)選取，實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果全部符合試驗(yàn)選取規(guī)則。

1)混凝土材料選取。試驗(yàn)選用的水泥是大連青山水泥廠生產(chǎn)的以黏土和石灰石為主料標(biāo)號(hào)425的普通硅酸鹽水泥，其中有5%左右的磨細(xì)石膏作為它的水硬性膠凝材料。試驗(yàn)選取的石子是遼陽順平石子廠出產(chǎn)的石灰?guī)r碎石，最大粒徑25 mm級(jí)配良好，通過現(xiàn)場觀察以及廠家提供的數(shù)據(jù)來說級(jí)配良好，得到的混凝土相對(duì)來說密實(shí)均勻，并且在節(jié)約水泥方面具有不錯(cuò)的效果。試驗(yàn)所選取的砂子是產(chǎn)地為本溪的河砂，含泥量為2.0%，細(xì)度模數(shù)2.4左右。由于砂子顆粒過于細(xì)，其表面積相對(duì)較大，水泥的消耗也變大，試件施工過程中拌制粘度也大；反之過粗，造成混凝土的凝聚性差，產(chǎn)生泌水和離析現(xiàn)象，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的精準(zhǔn)度造成不利影響。所以這里采用大多數(shù)試驗(yàn)所采用的中砂。

2)鋼筋材料選取。鋼筋選取了表面無明顯銹蝕痕跡的HRB335月牙形螺紋鋼筋，之后任選三根400 mm的試樣，通過對(duì)鋼筋的單向拉伸試驗(yàn)確定其相對(duì)應(yīng)的屈服強(qiáng)度和極限抗拉強(qiáng)度。具體實(shí)測(cè)參數(shù)如下：直徑為10 mm，截面積78.54 mm2，屈服強(qiáng)度為335 MPa，極限強(qiáng)度為455 MPa。

3)注漿材料選取。注漿原料由水泥砂漿以及改性環(huán)氧樹脂乳液經(jīng)過后摻法混合而成。其中，組成的水泥、石子和砂子的選取跟上面的混凝土材料的選取沒有區(qū)別。改性環(huán)氧樹脂乳液選用的是上海三飛公司生產(chǎn)的SF-101型半固體水性環(huán)氧樹脂乳液，其基本指標(biāo)如下：固含量在0.5左右，粘度則小于2 Pa·s，環(huán)氧值在0.34～0.46范圍內(nèi)。固化劑則使用的是一種淺棕色改性芳香胺，其粘度則小于10 Pa·s，胺值在270上下。

4)金屬波紋管。試驗(yàn)選取湖南洪河金屬廠制作的內(nèi)徑為25 mm不銹鋼波紋管表面帶肋，注漿與其接觸面積大，試件整體粘結(jié)力提高，按照試驗(yàn)要求每段剪切成長度為210 mm。

2 試驗(yàn)概況

本次試驗(yàn)主要研究凍融與非凍融情況下拉拔試件的粘結(jié)強(qiáng)度與極限強(qiáng)度滑移量，目的是為了研究凍融情況對(duì)拉拔試驗(yàn)的影響。

1)制作工藝。首先，在試件制作過程中采用特殊工藝進(jìn)行制作，要求金屬波紋管在施工過程中預(yù)埋入混凝土中，同時(shí)還要考慮到要保持波紋管穩(wěn)固且與底面垂直，所以對(duì)模具的要求有特殊要求。本次試驗(yàn)?zāi)＞卟捎玫氖翘刂颇＞撸＞邽橐簧戏綗o蓋的長方形金屬模具，兩側(cè)具有U形開口，方便與金屬波紋管對(duì)接。為了保證波紋管在澆筑過程中處于中間位置且使受力狀況能夠與實(shí)際情況下鋼筋端部的受力狀態(tài)吻合。要求兩個(gè)待澆筑模具并排放置，將金屬波紋管放置于兩個(gè)模具U形開口中，波紋管水平放置，不可轉(zhuǎn)動(dòng)。在模具U形卡口與波紋管之間進(jìn)行聚氨酯泡沫粘結(jié)劑的噴涂，使波紋管不可轉(zhuǎn)動(dòng)即可。這段特殊工藝之后的細(xì)節(jié)工藝與一般性的化學(xué)植筋工藝相同。其次，注漿材料的制作工藝有兩種方法：同摻法和后摻法。同摻法與后摻法的區(qū)別在于同摻法是將所有材料按照一定比例全部放入一個(gè)容器中進(jìn)行攪拌，在攪拌過程中材料進(jìn)行混合以及發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；而后摻法是先將水泥砂漿進(jìn)行混合然后再添加水性環(huán)氧樹脂乳液，整個(gè)攪拌過程和化學(xué)反應(yīng)分為兩次。經(jīng)過試驗(yàn)證明后摻法制作而成的試件效果明顯好于同摻法的試件。最終試驗(yàn)成型如圖1所示。

2)試驗(yàn)儀器。拉拔試驗(yàn)需要的設(shè)備與儀器具體如下：10 t萬能伺服儀、快速凍融試驗(yàn)機(jī)、東華測(cè)距儀。其中，10 t萬能伺服儀用于測(cè)量試件的破壞荷載和位移，溫度傳感器測(cè)量凍融循環(huán)時(shí)試件的中心溫度確保凍融循環(huán)的準(zhǔn)確性；東華測(cè)距儀用于測(cè)量整個(gè)試驗(yàn)過程中模具變形量，由此反推出鋼筋滑移量。

拉拔試驗(yàn)還需要相應(yīng)的模具才能有效進(jìn)行，模具以吊籃的形式制作，具體組成有：兩塊20 mm的長方形鐵板(長400 mm，寬400 mm)、4根直徑為16 mm長400 mm的螺紋鋼桿，一端鋼板正中部分焊有長度為20 mm直徑為15 mm的鋼制拉桿，拉桿根部套入鋼板并焊接而成，另一端鋼板中心有一個(gè)直徑為30 mm的開口，供試件中金屬波紋管和鋼筋穿過與萬能伺服儀連接。

對(duì)試件的凍融循環(huán)按照混凝土快速凍融試驗(yàn)方法進(jìn)行：首先，在試件標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)一個(gè)周期后，取出之后放入水中浸泡，水溫控

制在17 ℃左右，浸泡時(shí)水面高出試件頂面10 mm即可；之后，按需要溫度調(diào)好快速凍融機(jī)，然后將試驗(yàn)溫度探頭放入試件預(yù)先打好的孔洞當(dāng)中并將裝有溫度探頭的試件放在試件的中心位置，然后方可開始凍融循環(huán)試驗(yàn)。待凍融循環(huán)結(jié)束后，將相應(yīng)的試件進(jìn)行拉拔，整個(gè)試驗(yàn)完成。

3)試驗(yàn)結(jié)果。按照凍融循環(huán)次數(shù)進(jìn)行編號(hào)，其中D00代表凍融循環(huán)次數(shù)為0，依次類推。經(jīng)過拉拔試驗(yàn)得到具體數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 拉拔試驗(yàn)數(shù)據(jù)表

從表1中可以看出，沒有經(jīng)過凍融循環(huán)的試件，極限強(qiáng)度下的滑移量在0.44 mm左右，極限強(qiáng)度在29.04 kN。整體來看，最大荷載值隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加而下降，極限滑移量也隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加而增加。在凍融初期，最大荷載下滑量還不算太大，之后伴隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加，最大荷載值的下滑量也開始加劇變大，鋼筋的滑移量趨勢(shì)也開始增加。直到凍融循環(huán)次數(shù)達(dá)到150次左右，此時(shí)試件極限強(qiáng)度下的鋼筋滑移量達(dá)到1.23 mm，最大荷載則維持在22.2 kN左右。整個(gè)試件經(jīng)過150次凍融循環(huán)后，粘結(jié)強(qiáng)度的的下降仍然在25%的強(qiáng)度損失率范圍內(nèi)。

3 結(jié)語

1)隨著凍融次數(shù)增加，拉拔試件的粘結(jié)強(qiáng)度也隨著凍融次數(shù)逐漸下降。

2)隨著凍融次數(shù)增加，拉拔試件的極限強(qiáng)度滑移量也隨著凍融次數(shù)逐漸下降。

3)凍融次數(shù)較少時(shí)，粘結(jié)強(qiáng)度下降量并不多，隨著凍融次數(shù)的不斷增加下降量也開始增加。

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The durability research on drawing joint in bridge

Liu Rundong Lu Lihua

(ArchitecturalEngineeringSchool,ShenyangUniversityofTechnology,Shenyang110000,China)

Through to the construction site to provide effective data analysis, this paper discusses from the aspects of the durability of the adhesive is studied by using scale model of specimen drawing and freeze-thaw cycle test research, obtained the number of times of freeze-thaw cycle test has influenced the bonding strength with steel slippage.

bond strength, freeze-thaw cycle, drawing test, steel

1009-6825(2017)17-0140-02

2017-03-25

劉潤東(1992- ),男,在讀碩士; 魯麗華(1972- ),女,副教授

U441

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