稻壳灰对高强超高强混凝土钢筋粘结强度的影响

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1　混凝土-钢筋粘结强度与混凝土基体强度的关系

对于普通混凝土，混凝土-钢筋粘结强度随混凝土抗压强度增大而增大。钢筋粘结强度随混凝土抗压强度增大增大的规律在高强和超高强混凝土范围内仍然存在，并且增大的幅度无太明显降低。一般来说，钢筋粘结强度与混凝土抗拉强度大体成正比，也就是说，钢筋粘结强度随混凝土抗压强度增大而增大，而增大的幅度明显降低。另外，过去一般认为，光面钢筋粘结强度的高值为3.5MPa，而掺有稻壳灰或硅灰的超高强混凝土，其光面钢筋粘结强度超过了8.0MPa，可以达到一个很高的值。

2　稻壳灰和硅灰对混凝土-钢筋粘结强度的影响

1) 稻壳灰和硅灰掺量是一个独立于混凝土抗压强度之外的直接影响因素。与其他力学性能不同粘结强度除与抗压强度(或抗拉强度)有关外，还与掺合料密切相关。在同一强度下，掺有稻壳灰或硅灰的混凝土粘结强度显著高于不含掺合料的混凝土。混凝土有许多力学性能取决于抗压或抗拉强度，材料方面的因素(如配比特点、显微结构等)只通过影响抗压或抗拉强度对其有间接影响，而直接影响较小，但钢筋粘结强度例外。

2) 可见，稻壳灰和硅灰掺量在15%以内，其掺量越大，混凝土-钢筋粘结强度越大。当掺量在10%~15%时，混凝土-钢筋粘结强度增长幅度高达40%。稻壳灰和硅灰对混凝土钢筋粘结强度的增强作用，远远超过对抗压强度的增强作用。这个现象与界面薄弱层有关。钢筋与混凝土基体存在界面，混凝土本身也存在水泥浆-骨料界面，这些界面水灰比大，Ca(OH)2富集且结晶取向性强，是组织结构和力学性能上的“弱谷”，而稻壳灰和硅灰具有“填平”这种“弱谷”的作用，它们对混凝土基体抗压强度以及混凝土-钢筋粘结强度都有增强作用但由于混凝土基体抗压强度只是部分受界面控制而混凝土-钢筋粘结强度则全部受界面控制，所以稻壳灰和硅灰对钢筋粘结强度的增强作用很大，而对混凝土抗压强度的增强作用则相对小些。

3) 在提高光面钢筋粘结强度的方法中，掺稻壳灰或硅灰比提高基体混凝土抗压强度更为有效。如不掺稻壳灰或硅灰，基体混凝土抗压强度要提高约20MPa，才能提高光面钢筋粘结强度1MPa;而在混凝土中掺入10%的稻壳灰或硅灰，即可提高普通混凝土光面钢筋粘结强度1MPa，或提高超高强混凝土光面钢筋粘结强度2MPa。这个结果对工程实践很有实用价值，只是对混凝土结构的研究与对混凝土材料的研究有些脱节，新近出版的混凝土结构教材均把混凝土强度列为影响钢筋粘结强度的首要因素而没有把稻壳灰或硅灰等掺合料列为钢筋粘结强度的影响因素。《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2002)在构造规定中计算受拉钢筋锚固长度时，也没有考虑高硅掺合料这一极其重要的影响因素。

3　结　论

1) 在高强和超高强混凝土范围，钢筋粘结力仍然随混凝土抗压强度的提高而提高，而且提高的幅度仍然很大，掺稻壳灰或硅灰的抗压强度在100MPa以上的混凝土，其钢筋粘结强度约为8MPa。

2) 稻壳灰和硅灰对钢筋粘结强度的增强作用远远大于对混凝土抗压强度的增强作用。

3) 高硅掺合料是一个独立于混凝土强度之外、对钢筋粘结强度有重要影响的因素，掺高硅掺合料比提高基体混凝土强度能更有效地提高钢筋粘结强度。在计算钢筋锚固长度时有必要考虑这一因素。