秸秆灰分混凝土与钢筋粘结性能试验及粘结滑移本构模型研究

摘要

为建立适用于灰分混凝土与月牙纹钢筋的粘结-滑移(τ-s)本构模型,将灰分等量替代水泥质量的0、5％、10％、15％掺入混凝土中,用以制备C20、C30、C40强度等级的灰分混凝土粘结试件.采用中心拔出的方法,获得灰分混凝土与月牙纹钢筋τ1-s1曲线;在τ1-s1曲线基础上,建立灰分混凝土与3种不同直径(12、16、20 mm)月牙纹钢筋τ-s本构模型;并通过扫描电镜法从微观角度解释不同灰分掺量下灰分混凝土τ1-s1曲线的变化原因;最后利用ABAQUS中的spring2单元对中心拔出试验进行仿真模拟以验证该文提出的τ-s本构模型.试验结果表明:灰分混凝土与月牙纹钢筋的粘结破坏模式主要为混凝土劈裂破坏和拔出破坏,劈裂-拔出破坏仅出现在灰分掺量15％、混凝土设计强度等级C20、钢筋直径12 mm的粘结试件中;当灰分掺量为5％时,混凝土微观结构连续密实,粘结性能最优,灰分掺量增至15％,引起混凝土微观形貌由连续密实向疏松多孔转变,导致混凝土劈裂抗拉强度降低52％,灰分混凝土与月牙纹钢筋粘结性能相应减弱,τ-s本构模型中形状参数也随掺量的改变而改变.该文提出的τ-s本构模型曲线拟合决定系数为0.94,拟合曲线决定系数方差为0.001,相对于Harajliτ-s本构模型拟合曲线决定系数方差0.002降低了50％,其拟合稳定程度优于Harajliτ-s本构模型.