[发明专利]一种玄武岩筋碱激发混凝土粘结性能的验证方法

说明书

本发明公开了一种玄武岩筋碱激发混凝土粘结性能的验证方法，包括步骤：S1通过中心拉拔试验得到玄武岩筋碱激发混凝土试件的粘结破坏形态，绘制粘结滑移曲线，研究分析粘结受力机理以及粘结性能的影响因素；S2运用Origin软件拟合得到适用于玄武岩筋碱激发混凝土的粘结滑移本构模型；S3计算得到适用于碱激发混凝土的塑性损伤模型；S4建立拉拔试件有限元模型，设置相互作用，输入边界条件，代入适用于碱激发混凝土的塑性损伤模型，采用非线性弹簧单元，对粘结滑移试验进行数值模拟与分析，验证试验数据的准确性。本发明利用碱激发混凝土的增强增韧机理，综合分析了玄武岩筋与碱激发混凝土的粘结性能，为碱激发混凝土结构在工程上的应用提供参考依据。

技术领域

本发明涉及碱激发混凝土技术领域，具体地指一种玄武岩筋碱激发混凝土粘结性能的验证方法。

背景技术

玄武岩纤维(Basalt Fiber Reinforced Plastic，简称BFRP)筋，是以玄武岩矿石作为基本材料，将其破碎加入熔窑，在高温状态下熔融后，经过拉伸、挤压等工艺形成的一种纤维增强聚合筋。相比普通钢筋，BFRP筋具有强度高、质量轻、耐腐蚀、抗疲劳、绝缘等多方面优点，其在碱性环境下仍能保持良好的基本力学性能，因此在构建筑物等领域的应用前景广阔。碱激发混凝土是以相应组分的粉煤灰和矿渣等作为主要材料，通过碱性激发剂作用形成的一种新型胶凝材料混凝土，其耗能性低，强度高，且具有优异的耐腐蚀性和耐冻融循环性。碱激发混凝土相比普通混凝土，防火性和耐久性都更出色，且对钢筋的保护效果更好。

虽然玄武岩筋与碱激发混凝土有如此多的优越特性，但关于二者之间的粘结性能至今尚未相关研究。为了更好的实现玄武岩筋和碱激发混凝土在实际工程中的应用，方便后续科研人员以及工程技术人员更好的了解玄武岩筋碱激发混凝土，研究二者之间的粘结性能具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足之处，而提出一种玄武岩筋碱激发混凝土粘结性能的验证方法，用于研究玄武岩筋与碱激发混凝土的粘结性能，验证试验数据的准确性，为这两种新型材料在工程上的应用提供参考。

为实现上述目的，本发明所设计的一种玄武岩筋碱激发混凝土粘结性能的验证方法，所述方法包括以下步骤：

S1通过中心拉拔试验得到玄武岩筋碱激发混凝土试件的粘结破坏形态，绘制粘结滑移曲线，研究分析粘结受力机理以及粘结性能的影响因素；

S2总结各组试件的粘结滑移曲线走势规律，将整个粘结滑移过程划分为不同的受力阶段，综合考虑不同因素对粘结强度的影响，运用Origin软件拟合得到适用于玄武岩筋碱激发混凝土的粘结滑移本构模型；

S3通过基本力学性能试验测定碱激发混凝土的立方体抗压强度试验、劈裂抗拉性能试验、轴心抗压强度和弹性模量以及玄武岩筋的抗拉强度，计算得到适用于碱激发混凝土的塑性损伤模型；

S4建立拉拔试件有限元模型，设置相互作用，输入边界条件，代入所述适用于碱激发混凝土的塑性损伤模型，采用非线性弹簧单元，对粘结滑移试验进行数值模拟与分析，验证试验数据的准确性。

优选地，所述步骤S1中通过中心拉拔试验，得到各组试件的破坏形态，并分析各类粘结破坏产生的原因，按下列公式计算粘结应力：

式中：τ为粘结应力(MPa)；P为外荷载(kN)；d为筋材直径(mm)；l_a为粘结长度(mm)；f_cu,k为碱激发混凝土的标准抗压强度(MPa)；f_cu为碱激发混凝土28天立方体抗压强度实测值(MPa)；

结合试验数据和粘结应力公式绘制粘结滑移曲线，研究玄武岩筋碱激发混凝土的粘结破坏机理，得到玄武岩筋直径、粘结长度、混凝土类型各因素对粘结强度的影响。