钢筋与混凝土的粘结
第2节 钢筋与混凝土的粘结
3.偶然荷载 在结构使用期间不一定出现，而一旦出现，其量值很大 且持续时间很短的荷载称为偶然荷载,如爆炸力，撞击力等。
二、荷载代表值:
定义：结构设计时，对于不同的荷载和不同的设计情况， 应赋予荷载不同的量值，该量值即荷载代表值。 1.荷载标准值 定义：荷载标准值就是结构在设计基准期内具有一定概
率的最大荷载值,它是荷载的基本代表值。
以系数1.1。
④除构造需要的锚固长度外，当纵向受力钢筋的实际配
筋面积大于其设计计算面积时，如有充分依据和可靠
措施，其锚固长度可乘以设计计算面积与实际配筋面 积的比值（有抗震设防要求及直接承受动力荷载的构 件除外）
当纵向受拉普通钢筋末端采用弯钩或者机械锚固措施时，包括 弯钩和附加锚固端头在内的锚固长度可取为取基本锚固长度的 0.6倍。 采用弯钩或者机械锚固可以提高钢筋的锚固力，因此
直螺纹套筒接头
纵向受力钢筋机械连接接头宜相互错开。
钢筋机械连接接头连接区段的长度为 35d （ d 为纵向受力
钢筋的较小直径）。
位于同一连接区段内纵向受拉钢筋机械连接接头面积百
分率不宜大于50%，纵向受压钢筋可不受限制；在直接承 受动力荷载的结构构件中不应大于50%。
（3）焊接接头
纵向受力钢筋的焊接接头应相互错开。
正后的锚固长度不应小于计算值的0.6倍，且不应小于200mm：
la ζ a lab
①对带肋钢筋，当钢筋直径大于 25mm 时乘以系数 1.1 ，在锚 固区的混凝土保护层厚度大于钢筋直径的 3倍时乘以系数 0.8 ， 混凝土保护层厚度大于钢筋直径的5倍时乘以系数0.7。
②对环氧树脂涂层带肋钢筋乘以系数1.25。 ③当钢筋在混凝土施工中易受扰动（如滑模施工）时乘
钢筋与混凝土的粘结
无滑移理论的假定见下图：
即：裂缝所在截面与应力分布不受裂缝影响的截面之间的距 离S0等于混凝土保护层厚度c（引用了工程中常用的45度扩 散角的假定）
无滑移理论最大裂缝宽度计算公式：
max 2S0 s 2c s 2c s
Es kc
s
Es
其中引入的k为最大裂缝宽度的扩大倍数，由试验确定。 另外，由大量试验得出，混凝土的裂缝宽度与混凝土保护层厚度线性相关：
依据以上统计的试验数据，有以下裂缝计 算公式：
变形钢筋m 1.67c , max 3.3c 光圆钢筋m 1.89c , max 3.75c
为构件表面的计算平均应变，最大裂缝宽度 max 为离
散的裂缝宽度中出现频率为1把混凝土保护层厚度c作为影响裂 缝宽度的最重要因素之一，在c=15~80mm范围内相符度较 好，低于或者超过这个范围的，计算结果会偏小或偏大。
钢筋与混凝土的粘结
傅林峰 2013.12.2
+ 在钢筋混凝土结构中，钢筋和混凝土这两
种材料之所以能共同工作的基本前提是具 有足够的粘结力，能承担沿钢筋与混凝土 接触面上产生的剪应力，通常把这种剪应 力称为钢筋和混凝土之间的粘结应力
dT ddx
粘结作用一般分为以下三种： 1.附着粘结——由于附着力或毛细力的存在而产生，这种
假设：构件开裂后贯穿截面的裂缝宽度相同，即 在钢筋附件表面的裂缝宽度相等。
所以，裂缝宽度应该是裂缝间距范围内钢筋与混凝土的受拉伸长量差。
m ( s c )lm lm s (1 c / s ) lm s
引入裂缝间受拉钢筋应变不均匀系数 = 代入得到m
+ 4.钢筋周围的约束条件
+ 5.横向配筋的影响
混凝土与钢筋的粘结
混凝土与钢筋的粘结混凝土与钢筋的粘结是建筑工程中非常重要的一环。
它决定了混凝土结构的稳定性和强度，直接关系到建筑物的安全性和使用寿命。
在本文中，将介绍混凝土与钢筋的粘结机理、粘结性能测试以及影响粘结性能的因素，并探讨如何提高混凝土与钢筋的粘结强度。
一、混凝土与钢筋粘结机理混凝土与钢筋的粘结是由于化学和物理相互作用而产生的。
当混凝土凝固后，水泥胶体开始逐渐硬化，形成坚固的胶凝体。
同样的，钢筋表面与混凝土中的水泥胶体发生反应，并形成了一层胶体粘结层。
这层胶体粘结层将混凝土和钢筋牢固地粘合在一起，使其成为一个整体。
二、粘结性能测试方法为了评估混凝土与钢筋的粘结性能，常用的测试方法有剪切试验和拉伸试验。
1.剪切试验：剪切试验是测定混凝土与钢筋粘结强度的常用方法。
一般采用双剪试验或剪切铰接试验。
在这些试验中，混凝土试块上面安装有两根钢筋，底部则安装一个刚度较高的支撑装置。
通过对试块施加剪切力，观察混凝土与钢筋的粘结强度。
2.拉伸试验：拉伸试验是测定混凝土与钢筋粘结性能的另一种方法。
拉伸试验通常使用拉伸试件，其两端固定有一根或多根钢筋。
通过施加拉力，在观察试件的破坏形态和力学性能的基础上，评估混凝土与钢筋之间的粘结性能。
三、影响混凝土与钢筋粘结的因素混凝土与钢筋粘结性能受多种因素的影响。
其中包括混凝土本身的性质、钢筋表面状态以及施工工艺等。
1.混凝土本身的性质：混凝土的强度、含水量和孔隙结构等对粘结性能有重要影响。
强度越高、孔隙结构越密实的混凝土，其与钢筋之间的粘结强度越高。
2.钢筋表面状态：钢筋表面的氧化皮、锈蚀和油污等会降低与混凝土的粘结性能。
因此，在施工前对钢筋进行清洁处理可以提高粘结性能。
3.施工工艺：施工中的坍落度、振捣浇筑和养护等工艺措施也会影响混凝土与钢筋的粘结性能。
合理的施工操作能够提高粘结性能，确保混凝土充分包覆钢筋。
四、提高混凝土与钢筋粘结强度的方法为了提高混凝土与钢筋的粘结强度，可以采取以下措施：1.优化混凝土配方：在设计混凝土配合比时，可以选择高强度胶结材料，增加胶结剂和细集料的粘结性能，以提高混凝土与钢筋的粘结强度。
钢筋与混凝土的粘结
7.2 钢筋与混凝土的粘结
◆
The concrete will be component of
如果钢筋周围的横 向钢筋较多或混凝土 的保护层（c/d）较 大，径向裂缝很难发 展达到构件表面，则 肋前部的混凝土在水 平分力和剪力作用下 最终将被挤碎，发生 沿肋外径圆柱面的剪 切破坏，形成所谓的 “刮梨式”破坏.
7.2 钢筋与混凝土的粘结
7.2
钢筋与混凝土的粘结
◆ When the distance between the cover and the bar is small the radial crack will stretch to the surface of the member and the mechanical bearings will lost quickly ,and split , bond failure will appear. 当混凝土保
5d 135° 4d(Ⅱ级钢筋) D= 5d(Ⅲ级钢筋) 5d d d 5d
d d
7.带肋钢筋，即变形钢筋，可 显著增加钢筋与混凝土的机械咬合作用，从而大大增 加了粘结强度。
◆
对与强度较高的钢筋，均需作成变形钢筋，以保证钢 筋与混凝土间具有足够的粘结强度，使钢筋的强度得 以充分发挥。
7.2
钢筋与混凝土的粘结
◆
The rust on the surface of the plain round bar will increase friction although it is so limited. Bond between the plain round bar and concrete is low because of friction interlock between bar surface deformations and concrete is small. Usually we can bend or solder a short reinforcement at the end of a reinforcement in order to resist too much slip between reinforcement and concrete ,and then ensure the anchor of the plain round bar.
2.3 钢筋与混凝土之间的粘结
0102 目 录 C ontents粘结力的产生及分类 粘结力的组成0304 粘结机理 粘结强度0506影响粘结强度的因素 保证粘结力的措施1. 粘结力的产生及分类粘结应力是指钢筋与砼接触面上的分布剪应力，它在两者之间起到传递内力的作用，能阻止两者间的相对滑动，协调变形，使两者共同工作。
裂缝处或内力变化处，反映了砼参与受力的程度。
◆胶着力：混凝土结硬过程中，水泥胶体和钢筋间产生吸附胶着作用；◆摩擦力：混凝土结硬收缩握裹钢筋产生的摩擦力；◆咬合力：钢筋表面粗糙不平产生的机械咬合作用。
◆首先胶结力发挥作用。
当钢筋与混凝土产生相对滑动后，胶结作用即丧失。
◆然后主要由摩擦力发挥作用。
当摩擦力不能阻止两者间的相对滑动时：对于光面钢筋，粘结就遭到破坏；对于带肋钢筋，其后主要由机械咬合力发挥作用，◆最后机械咬合力不能阻止两者间的相对滑动时，粘结遭到破坏。
3. 粘结机理光面钢筋与混凝土的粘结强度较低，Array通常需在钢筋端部增设弯钩。
光面钢筋手工弯钩机械弯钩带肋钢筋的粘结肋的作用：可显著增加钢筋与混凝土的机械咬合作用，从而大大增加了粘结强度。
肋的形式：螺纹、人字纹和月牙纹。
螺纹人字纹月牙纹机械咬合作用的受力机理（1）变形钢筋受力后，其凸出的肋对混凝土产生斜向挤压力。
（3）径向裂缝发展到构件表面，产生劈裂裂缝， 机械咬合作用很快丧失，产生劈裂式粘结破坏。
（2）水平分力使钢筋周围的混凝土轴向受拉、受剪， 并使混凝土产生内部斜向锥形裂缝。
径向分力使混凝土中产生环向拉力， 并使混凝土产生内部径向裂缝。
（4）若肋前部的混凝土在水平分力和剪力作用下被挤碎，发生沿肋外径圆柱面的剪切破坏，即形成“刮梨式”粘结破坏。
（在钢筋周围的横向钢筋较多或混凝土的保护层厚度较大时发生）。
（5）“刮梨式”粘结破坏是变形钢筋与混凝土粘结强度的上限。
4. 粘结强度平均粘结强度τ 是以钢筋应力达到屈服强度时，而不发生粘结锚固破坏的最小锚固长度来确定的。
第七章钢筋与混凝土之间的粘结
第七章钢筋与混凝土之间的粘结§7.1 概述钢筋与混凝土的粘结是钢筋与其周围一定影响围混凝土的一种相互作用，它是这两种材料共同工作的前提之一，也是对钢筋混凝土构件的承载力、刚度以及裂缝控制起重要影响的因素之一。
粘结的退化和失效必然导致钢筋混凝土结构力学性能的降低和破坏。
随着有限元法在钢筋混凝土结构非线性中的应用，钢筋与混凝土之间粘结和滑移的研究更显重要。
7.1.1 粘结应力及其分类1．粘结应力的定义粘结应力是指沿钢筋与混凝土接触面上的剪应力。
它并非真正的钢筋表面上某点剪应力值,而是一个名义值(对于变形钢筋而言)，是指在某个计算围(变形钢筋的一个肋的区段)剪应力的平均值，且对于变形钢筋来说，钢筋的直径本身就是名义值。
2．粘结应力分类·弯曲粘结应力由构件的弯曲引起钢筋与混凝土接触面上的剪应力。
可近似地按材料力学方法求得。
由于在混凝土开裂前，截面上的应力不会太大，所以一般不会引起粘结破坏，对结构构件的力学性能影响不大。
该粘结主要体现混凝土截面开裂前钢筋与混凝土的协同工作机理。
其大小与弯曲粘结应力及截面的剪力分布有关，即对于未开裂截面，弯曲粘结应力的分布规律与剪力分布相同。
·锚固粘结应力钢筋的应力差较大，粘结应力值高，分布变化大，如果锚固不足则会发生滑动，导致构件开裂和承载力下降。
粘结破坏是一种脆性破坏。
·裂缝间粘结应力开裂截面的钢筋应力，通过裂缝两侧的粘结应力部分地向混凝土传递，使未开裂截面的混凝土受拉，也使得混凝土的钢筋平均应变或总变形小于钢筋单独受力时的相应变形，有利于减小裂缝宽度和增大构件的刚度，此即“受拉刚化效应”。
裂缝间粘结应力属于局部粘结应力围。
该粘结应力数值的大小反映了受拉区混凝土参与工作的程度。
局部粘结应力应变分布复杂，存在着混凝土的局部裂缝和两者之间的相对滑移，平截面假定不再符合，且影响因素较多，如剪切破坏、塑性铰的转动能力以及结构中的弹塑性分析等。
钢筋与混凝土之间的粘接
受压钢筋锚固长度：大部分计算中充分利用钢筋的抗压强度时， 不应小于相应受拉锚固长度的0.7倍。
a 纵向受拉钢筋锚固长度修正系数，按下列规定采用。
当多于一项时，可以连乘计算，但不应大于0.6, 锚固长度 不得小于200mm。
6 当纵向受拉普通钢筋末端采用弯钩或机械锚固措施时，包括 弯钩或锚固端头在内的锚固长度（投影长度）可取为基本锚固 长度的0.6倍。
裂缝间的粘结应力
N N
s
N
s=c
N
N
N
裂缝间粘结应力
二、粘结力的组成
钢筋与混凝土的粘结力由三部分组成： ⑴ 混凝土中水泥胶体与钢筋表面的化学胶结力； ⑵ 混凝土因收缩将钢筋握紧而产生的钢筋与混凝土间 的摩擦力； ⑶ 机械咬合力。 当钢筋与混凝土产生相对滑动后，胶结力即丧失。 摩擦力的大小取决于握裹力和钢筋与混凝土表面的摩 擦系数。 对光面钢筋：粘结力主要来自于胶结力和摩擦力。 对变形钢筋：粘结力主要来自于机械咬合力。
拔出试验 Pull out test
d N =sAs
d 100
自由端
l
5d 2~3d
套管
u
N =sAs
加载端
N F
N拔 出或混凝土劈裂）时,钢筋与混凝 土界面上的最大平均粘结应力。
四、基本锚固长度
d
N =sAs
l
N s As u dl dl
三粘结强度一钢筋与结混凝土的粘结性能与粘应力二粘结力的组成四钢筋的基本锚固长度bondbetweenreinforcementconcrete粘结的概念钢筋与混凝土间具有足够的粘结是保证钢筋与混凝土共同受力变形的基本前提
1.3
钢筋与混凝土的粘结
混凝土与钢筋的粘结
lab a
fy d ft
lab a
fpy d ft
锚固钢筋的外形系数a 见GB50010表9.3.1
钢筋类型 光面钢筋 带肋钢筋 刻痕钢丝 螺旋肋钢丝 三股钢绞线 七股钢绞线
a
0.16
0.14
0.19
0.13
0.16
0.17
2 实际锚固长度
（1）受拉钢筋的实际锚固长度
la alab
钢筋混凝土轴心受力构件无裂缝时的应力
裂缝间粘结应力
粘结力的组成
光圆钢筋与混凝土的粘结作用主要由以下三部分组成：
(1)钢筋与混凝土接触面上的胶结力。仅在无滑移区。 (2)混凝土收缩握裹钢筋而产生摩阻力。压应力越大， 接触面越粗糙，摩阻力就越大。 (3)钢筋表面凹凸不平与混凝土之间产生的机械咬合力。 对于光圆钢筋这种咬合力来自表面的粗糙不平。 （4）钢筋端部锚固力
2.3 混凝土与钢筋的粘结 2.3.1 粘结的意义
钢筋和混凝土这两种材料能够共同工作， (1)、砼与钢筋的接触表面上存在有粘结力（主要原因） (2)、两种材料的温度线胀系数相接近 (3)、混凝土保护层能够有效地防止钢筋锈蚀
钢筋和混凝土的粘结力： 钢筋和混凝土有相对变形（滑移）时，在钢筋 与混凝土接触面上的相互作用力咬合作用。
箍筋和端部焊接件的作用
图2-26 τ-s曲线 (a)光圆钢筋的τ-s曲线；(b)带肋钢筋的τ-s曲线
钢筋的锚固
1 基本锚固长度lab
受拉钢筋屈服时未被拔出的最小埋长称受拉钢筋的 基本锚固长度，用lab表示。
普通钢筋 预应力钢筋
且不应小于0.6 lab 及200 mm
a ——锚固长度修正系数
1）带肋钢筋的公称直径大于25mm时取1.10； 2）环氧树脂涂层带肋钢筋取1.25； 3）施工时易受扰动的钢筋取1.1；
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钢筋与混凝土的粘结
随着社会的发展，技术的进步，钢筋混凝土材料在住房、建筑、交通、军事、水利等领域被广泛应用，钢筋混凝土结构就是利用了钢筋的高抗拉强度和混凝土的高抗压强度，而钢筋和混凝土之间的足够粘结是保证两者共同受力的前提。
目前，两者完美的结合，造就了许多建筑奇迹，满足了结构的高强性、耐久性、抗灾性、抗震性等实用要求，保证了结构的使用寿命和使用安全。
同时，也给人们的生产生活带来了翻天覆地的变化，让人们享受到安全舒适的生存环境。
由此可见，钢筋和混凝土的粘结非常重要，下面从以下几个方面加以论述。
一、粘结力的作用
粘结力是指粘结剂与被粘结物体界面上分子间的结合力，粘结力使得钢筋和混凝土两种性质不同的材料在一起共同受力、共同工作，并承受构件因受荷在两种材料之间产生的剪应力，两者不至于发生滑移。
如果粘结力失效，钢筋混凝土构件就会发生破坏。
可见，粘结力的大小，直接影响着构件的稳定性和使用寿命。
二、粘结力的组成及粘结机理
钢筋和混凝土的粘结力由三部分组成：
1、化学胶结力
混凝土在硬化过程中，水泥胶体与钢筋之间产生的吸附
胶着作用，这种吸附作用力来自浇筑时水泥浆体对钢筋表面氧化层的渗透，以及水化过程中水泥晶体的生长和硬化，这种作用力一般比较小，仅在受力阶段的局部无滑移区域起作用，当接触面发生相对滑移时，该力即消失。
2、摩阻力
由于混凝土凝固时的收缩，使钢筋周围的混凝土握裹在钢筋上，当钢筋和混凝土之间出现相对滑移的趋势，则此接触面上将产生摩阻力。
对于光圆钢筋表面轻度锈蚀有利于增加摩阻力，但摩阻作用也很有限；对于光面钢筋表面的自然凹凸程度很小，机械咬合也不大，因此，光面钢筋与混凝土的粘结强度是较低的，为保证光面钢筋的锚固，通常需要在钢筋端部弯钩、弯折或焊短钢筋，以阻止钢筋与混凝土间产生较大的相对滑动。
3、机械咬合力
即钢筋表面凹凸不平与混凝土之间产生的机械咬合力作用力，对于光圆钢筋这种咬合力来自表面的粗糙不平。
将钢筋表面轧制出肋形成带肋钢筋，即变形钢筋，可显著增加钢筋与混凝土的机械咬合作用，从而大大增加了粘结强度。
三、粘结问题的分类及相应的试验方法。