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| 粘结性 |
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中文名称；粘结性 外文名称；caking property，binding property 别名；粘结力、结合力、结合能力 作用；它是评价粘土类物理性能的指标 |
粘结力指粘结剂与被粘结物体界面上分子间的结合力。长期以来，钢筋锈蚀对钢筋混凝土构件粘结力的影响一直被工程界所重视，其影响主要集中在粘结力和承载力的变化上。[1]
影响
应用有限元方法模拟钢筋锈蚀影响的方法大体可分为两种，一种是模拟钢筋锈蚀时的体积膨胀引起的内力，另一种则是模拟膨胀时的位移量。从温度角度出发，即施加于钢筋一定的温度模拟其膨胀过程对构件粘结力及承载力的影响，对试验结果进行对比分析。 对于岩石来说，岩石的抗压强度σc、抗拉强度σt、抗剪强度τo、和粘结力C有如下关系： σc=10σt (σt的系数变化范围为6~20) σc=5τo (τo的系数变化范围为6~20) τo=1.8σt (σt的系数变化范围为6~20) τo=0.7C (C的系数变化范围为6~20) （1）证明粘结力变化趋势及荷载数值与试验结果接近。 （2）利用温度膨胀模型模拟钢筋锈蚀对钢筋混凝土粘结力及承载力的影响是有效的和可行的，并避免了采用给钢筋施加均匀内力及变形模拟锈蚀影响的与实际情况偏离的不利影响，是对钢筋混凝土中钢筋锈蚀问题的数值分析方法的补充与完善。
单元选择划分
采用轴对称有限元分析模型，对称轴取在主筋长向的形心线上。混凝土为一内半径为7mm、外半径为50mm的圆环。主筋直径为14mm.钢筋在混凝土中的锚固长度取10倍钢筋直径即140mm，主筋为一内径为5mm、外径为7mm的钢圆环。主筋肋高取0.5mm，肋间距取7mm.箍筋采用矩形截面等效圆形截面面积。混凝土及箍筋取4点轴对称块体单元，主筋及肋采用2节点轴对称壳体单元。钢筋与混凝土间的摩擦力被忽略，但以主筋肋截面为矩形作为补充。利用ABAQUS程序进行分析，有限元单元划分。
材料性能
混凝土被视为弹塑性材料，弹性模量E=34500MPa，波松比ν=0.18，抗压强度fc=50MPa，抗拉强度ft=4.25MPa，破坏时的塑性应变取1.4×10-3，产生裂缝后考虑由于剪切刚度变化引起的软化。假定裂缝后混凝土抗拉强度为线性损失并在应变为1.2×10-3后无拉应力存在。混凝土双轴极限抗压强度与单轴抗压强度之比为1.16.箍筋为弹性材料，主筋为弹塑性材料，弹性模量E=2.06×105MPa，波松比ν=0.3，钢材屈服强度为550MPa，抗拉强度为600MPa。
分析步骤
数值分析由钢筋锈蚀前的加载阶段、钢筋锈蚀阶段和锈蚀后的加载阶段组成，构件在荷载作用下的破坏过程按照不稳定分析原理并采用修正的RIKS方法进行分析，同时考虑几何非线性变化的影响。 由于钢筋锈蚀而导致的钢筋体积膨胀在分析中采用主筋单元在温度作用下的体积膨胀，钢材的膨胀系数采用在温度作用下的正交膨胀性质，也即考虑环向膨胀而忽略沿钢筋长向和径向的膨胀。 设钢筋在锈蚀前的原始半径为r0，在温度作用下锈蚀深度为X，膨胀后的半径为r，t为膨胀量，则： r-r0=t（1） 设由膨胀引起的混凝土裂缝长度为lcr，宽度为w，由产生裂缝前后状态时构件的体积相等导出锈蚀深度X为： X=t[1+lcr/（2r0）]（2） 式（2）中，膨胀量t由有限元计算直接得出。 加载端的荷载－位移曲线。可以看出，当将混凝土视为非线性弹塑性体时，在劈裂破坏后将显示出明显的应变软化。
锈蚀阶段
为钢筋在锈蚀状态下混凝土单元的位移，与试验的裂缝开展位置基本吻合。
锈蚀后的加载
为了比较箍筋配置的影响，分别情况1和去掉中间一根箍筋情况2两种情况进行分析计算。两种情况下锈蚀深度与最大荷载的关系曲线。可以看出，在锈蚀开始阶段，均有一个较明显的下降趋势，这也是多数试验结果的趋势。最大粘结力均大于锈蚀前的最大值。同时，也可发现两条分析曲线与试验曲线在中间位置较为逼近。
粘结力的重要性
当沥青层之间或沥青层与基层之间结合面上的摩阻力大大低于沥青混合料本身时，层间界面会存在抗剪强度不足的薄弱环节，当路面受到较大的水平剪切力时易发生剪切位移，使沥青面层发生水平推移、车辙及壅包等病害。粘结层对沥青层之间的拉应力和剪应力的传递有至关重要的作用，层间粘结力不足会导致层间推移及上面层层底拉应力集中，这种应力集中将加速疲劳开裂导致整个路面的破坏。为了保证沥青路面的优良路用性能，必须在沥青混凝土层间铺设粘结层或经过处理以提高层间的粘结力。
粘结层的分类
1)下封层。多用于多雨潮湿地区的高速公路、一级公路的沥青面层空隙较大、渗水严重的路面或铺筑基层后不能及时铺筑沥青面层而需要开放交通时，宜在喷撒透层油后铺筑下封层。下封层的沥青油石比为7.5%～13.5%，石料用量为5.4kg/m2～8.1kg/m2，石料规格为Ⅱ级配矿料，施工工艺为稀浆封层机拌和摊铺。 2)粘层。双层或三层热拌热铺沥青混合料路面在铺筑上面层前，其下面的沥青层已被污染，水泥混凝土路面上铺筑沥青面层时必须撒铺粘层。沥青用量为0.3L/m2～0.5L/m2，施工工艺为喷撒，不需要用石料。 3)透层。沥青路面的级配砂砾、级配碎石基层及水泥、石灰、粉煤灰等无机料稳定土或粒料的半刚性基层上必须撒透层沥青。沥青用量为0.7L/m2～1.1L/m2，石料用量为2kg/m2～3kg/m2，石料规格为石屑或砂，施工工艺为撒沥青、撒石屑并碾压。
粘结层受力分析
粘结层的作用是把上下沥青面层粘结起来，使荷载从上面的沥青层传递到下面的沥青层的同时没有层间滑移或分层现象发生。根据参考文献中阐述的观点，试验温度为60℃时，在一定的范围内随着沥青用量的增加抗剪强度有所增加其原因在于，沥青混合料在基底表面击实后，沥青混合料与基底表面紧密接触，抗剪强度源于沥青混合料中的骨料与基底的摩擦力及沥青的粘结力，由于沥青用量的增加，沥青混合料与基底的接触面增大，这样抗剪强度有所增加。粘结层沥青厚度超过沥青混合料纹理深度之后，沥青粘结层的粘结力降低，由于击实的作用多余的沥青被挤出试件，其粘结力降低的水平趋于稳定。试验温度30℃时，由于温度的降低，沥青的粘度增加从而粘结力有所增加，但随着沥青用量的增加多余的沥青被挤出，其粘结力趋于稳定。 下封层、粘层及透层油的施工工艺有一个共同的特点，就是都可以提高刚性、柔性结构层之间的抗剪强度，但它们的抗剪强度不同。下封层作为沥青路面结构层间结合料时的抗剪强度最大，作为粘结过渡层效果最好。 一般可用击实法模拟工程实际，既可用于确定沥青粘结层的合理用量，也可以用来确定沥青粘结层的抗剪强度，但对基底材料的强度要求较高，否则击实时基底材料会破坏。试件的试验温度是关键，温度低抗剪强度高，温度高抗剪强度低。同样条件下，利用击实法成型的试件，水泥混凝土为基底的试件的抗剪强度要比以钢板为基底的试件的抗剪强要高，这说明基底的粗糙程度对抗剪强度有影响，而且比基底的强度对抗剪强度影响大。所以要在提高基底强度的同时注意提高其粗糙程度，而得到较高的抗剪强度。
参考来源