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第38卷第28期2012年10月
SHANXI
山西
ARCHITECTURE
建筑
Vol．38No．28Oct．2012
文章编号：1009-6825（2012）28-0112-02
竹筋与混凝土粘结强度试验研究
戚明军
1
陈元*
2
靳龙
3
张正
3
（1．陕西省建筑设计研究院有限责任公司，陕西西安710003；2．中建三局西北公司，陕西西安710065；
3．西安科技大学建筑与土木工程学院，陕西西安710600）
摘
要：通过对竹筋材料优点的阐述，基于传统测试粘结强度方法的介绍，证明传统方法无法适用于竹筋混凝土粘结强度的测试，通
过对传统方法改进，进行试验数据处理分析，验证此方法的可行性，该研究成果对研究竹筋混凝土粘结强度具有重要参考价值。
关键词：竹筋混凝土，粘结强度，试验方法
中图分类号：TU528．1
1概述
钢筋混凝土自被莫尼尔发现以来走过了将近50年的历史［1］，由于混凝土和钢筋材料性能的不断改进，目前已经广泛应用于工业和民用建筑、
桥梁、隧道等土木工程领域。竹筋土钉作为岩土工程一种新型材料，因竹筋抗拉强度大［2］
和收缩性小，在岩土工程支护过程中能够充分发挥其自承能力，相比于钢筋耐水
性强等优点，逐渐被工程界所关注［3］。竹子在我国分布比较广泛［4］，在南方传统建筑中常常可见。竹筋如作为土钉进行岩土工
程支护，除了自身有较好的性能外，还需要竹筋与混凝土之间有
较强的粘结强度，能够承受竹筋和混凝土的相对变形或滑移时在各自界面上产生的作用力。竹筋性能与钢筋非常相似，但是竹筋表面相对钢筋较为光滑，同时，竹筋由于其中间为空心结构，使得传统测试钢筋混凝土粘结强度的方法在竹筋混凝土中并不适用，国内外对竹筋混凝土粘结强度试验的研究也尚属一片空白。以此为背景，本文结合竹筋自身的特性，对传统方法进行改进，通过试验得出竹筋混凝土粘结强度，证明竹筋作为土钉的可行性，对今后专家和学者的进一步研究有重要的参考价值。
2竹筋混凝土的粘结强度
竹筋和混凝土之所以能够共同工作［5］
，是因为两者之间存在有粘结强度，这种强度沿轴线方向的分力称为粘结应力。粘结应
力使竹筋的端部与混凝土有可靠的锚固，从而保证了在荷载的作用下共同变形。竹筋与混凝土粘结力是由两部分组成：1）混凝土收缩将竹筋紧紧握固而产生的摩擦力；2）由竹筋节间凹凸不平的混凝土之间产生的机械咬合力。粘结力使竹筋的端部与混凝土有可靠的锚固，从而保证了在荷载的作用下共同变形。带节间较
多的竹筋的粘结强度相对比带节间较少的竹筋大，
所以在选择竹筋混凝土的时候尽量选择带节间较多的竹子。
由材料的物理力学性能我们知道，竹筋和混凝土具有不同的性质。竹筋具有很强的抗拉强度，混凝土则具有很高的抗压强
度，其抗拉强度仅是抗压强度的1/5左右，是一种脆性材料［7］
。竹筋和混凝土的密切结合，充分发挥了各自的受力特点，共同作为整体承受外力。适当的混凝土保护层厚度，可以有效的保证竹筋与水泥混凝土共同作用，避免竹筋遭受外界空气中酸碱等有害物质的侵犯，使构件长期有效的处于正常的受力状态，还可以保证混凝土构件的外观质量。
3竹筋混凝土的粘结强度试验
竹筋混凝土粘结强度的试验［8，9］
通过实验与传统的钢筋混凝
土粘结试验相类似，
都是利用液压穿心千斤顶对竹筋混凝土时间收稿日期：2012-07-24作者简介：戚明军（1972-），男，高级工程师
文献标识码：A
提供拉力，将嵌固在混凝土中的竹筋拉出来，达到破坏的状态，此
时的拉拔力就是竹筋混凝土粘结力，通过转换得到竹筋混凝土粘结强度P
［10］
：
P =
F max
πDl
（1）
其中，F max 为最大液压表压力读数，kN ，利用液压千斤顶压力
表可以直接读出；l 为竹筋嵌固深度，mm ，通过钢尺直接测量；D 为竹筋的外径，mm ，利用螺旋测微计测出。
为了更好的发挥竹筋的粘结强度，试验同时采用了竹筋与碳纤维丝粘结的技术，与竹筋进行比较和对照，按水泥ʒ 细砂ʒ 石子
体积比为1ʒ 2ʒ 4，1ʒ 3ʒ 5，1ʒ 3ʒ 6和1ʒ 4ʒ 0调配，注入适当的水，制成长宽高分别为500mm ，500mm ，250mm 的混凝土试块4个，编号分别为A ，
B ，C ，D ；制作竹筋混凝土试块。选择截面尺寸适宜，均匀笔直的竹子，锯成35cm 长的试件8根，每个混凝土制作时插入
两根竹筋试件，
其中左边未粘结碳纤维丝的竹筋，以“－1”表示，右边粘结碳纤维丝的竹筋，以“－2”表示。8根竹筋试件的编号
分别为A-1，A-2，B-1，B-2，C-1，C-2，D-1，D-2。竹筋属于天然植物材料，虽然其抗拉强度比较大，但是其表
面光滑，中间空心，使得利用传统方法测试竹筋混凝土粘结强度时无法与夹具咬合，因此为了达到试验的目的，必须对传统方法做以下改进：
1）在竹筋上端套直径为110的钢管，填充混凝土，混凝土与
下部混凝土相同，
为了使上下混凝土分开，中间垫一小块木板。2）在钢管上焊接边长为12cm 的正方形钢板，在钢板中部焊接
20，长度为50cm 的钢筋，如图1所示。
混凝土试块，高度为250mm 灌注
准110
120
混凝土钢板钢筋：直径20mm ，
05填实
长度为50cm
150
150
钢管：外径110mm ，
高度15cm
500
图1制作好后的竹筋混凝土试件
待混凝土达到其终凝强度时，利用回弹仪测定混凝土抗压强
度，选择合适的夹具，安装液压空心千斤顶、百分表，行试验。当压力加载到最大值时，读出压力表读数和百分表读数，记录试验数据。