◎ 王 宁，谢会杰，赵华营

（中粮工程科技（郑州）有限公司，河南 郑州 450053）

钢筋有良好的受拉和受压能力，混凝土有良好的受压能力，因此两者可实现优势互补，共同工作。钢筋和混凝土间存在的化学吸附力、机械咬合力等黏结力使两者形成整体，共同受力、共同变形，钢筋和混凝土的温度线膨胀系数接近，其中钢筋为1.2×10-5/℃，混凝土为1.0×10-5/℃，不会引起显著的温度应力。混凝土呈弱碱性，可有效防止钢筋锈蚀，进而保证结构的耐久性。实践证明钢筋与混凝土黏结效果受材料、施工工艺等因素的制约，一旦黏结失效，将会造成严重后果，本文研究表明，在施工过程中采取有效措施改善黏结效果能够事半功倍，并在某框架结构中进行验证。

1 钢筋和混凝土黏结机理[1,2]

一般通过拉拔实验研究钢筋与混凝土间黏结机理。光圆钢筋和变形钢筋同混凝土间的极限黏结强度相差很大，且黏结机理、钢筋滑移量和破坏形态也各有不同。

（1）光圆钢筋的黏结机理。由于钢筋同混凝土间黏结强度很小，在较小钢筋应变下即可产生局部滑动，一旦钢筋同混凝土脱开，黏结力就由摩擦咬合作用承担。在加载过程中，相对滑动由加载端逐步向自由端发展，胶着长度不断变小，应力峰值内移，最终钢筋被拔出，而混凝土一般不发生劈裂或破碎，呈剪切破坏形态。当相对埋长（钢筋埋长La同直径d之比）较大且混凝土强度较高时，钢筋也可能在黏结破坏前就已经屈服。

（2）变形钢筋的黏结机理。变形钢筋纵横肋的存在，改变了钢筋与混凝土相互作用的方式，大大改善了黏结效用。虽然胶着力与摩擦力作用仍存在，但变形钢筋的黏结强度主要取决于横肋同混凝土间的机械咬合作用。由变形钢筋的拔出实验可知，其受力变形过程可分为5个阶段，见表1。

表1 变形钢筋拉拔实验结果分析表

2 钢筋与混凝土黏结效果影响因素

钢筋与混凝土黏结效果受到材料选择、施工工艺、现场管理和构件所处环境等诸多因素的影响，如图1所示。

图1 钢筋与混凝土黏结失效影响因素示意图

3 钢筋与混凝土黏结效果改善措施

（1）工程概况。某工程为8层框架结构住宅楼，占地面积约1 000 m2，建筑面积约8 000 m2，底层层高3.6 m，其他层层高3 m，室内外高差-0.6 m。框架梁、柱、屋面板、楼面板均为现浇钢筋混凝土结构，考虑抗震设防要求。施工时正值夏季，高温多雨且温差较大，商品混凝土、钢筋等原材料均根据图纸和合同的要求进行选择。

（2）钢筋与混凝土黏结效果不佳引发的问题。①局部出现微裂纹。2层板局部区域出现沿钢筋方向断续的微裂纹，宽度在观测期内变化量可忽略，但出现锈点。分析原因：钢筋与混凝土黏结不密实，施工环境温度高，现场温控措施执行效果欠佳，导致混凝土出现收缩裂缝，钢筋出现一定程度的锈蚀。②部分构件强度检测结果不均匀。施工单位质量自检时发现部分梁的强度值不均匀，底部强度值大于两侧强度值，但整体强度符合要求。分析原因：混凝土因自重下沉，导致底部密实度较高，钢筋与混凝土黏结效果比两侧好，强度也较高。

以上两种不良后果是在施工过程中发现的，实践证明使用过程中如果钢筋和混凝土黏结效果不佳，还会导致钢筋与混凝土出现相对滑移，加速构件破坏[3]，降低混凝土对钢筋的保护作用造成钢筋锈蚀等更为严重的后果。

（3）工程对策。①掺加哑铃型钢纤维[4]。由施工单位提出，监理单位与建设单位共同审核通过，设计单位进行设计变更，将混凝土+钢筋变更为钢纤维混凝土+钢筋，材料中掺加哑铃型钢纤维，体积分数为0%～0.5%，钢纤维选材应就地取材，技术指标符合工程要求，其他配合比不发生变化，改善混凝土质量和对钢筋的保护效果。②有效控制钢筋锈蚀。实践证明锈蚀初期（混凝土保护层未胀裂）对改善钢筋与混凝土黏结效果有利，一旦保护层胀裂，两者黏结性能慢慢衰退，加速构件破坏[5]。工程施工环境复杂，高温多雨，钢筋易发生锈蚀，施工单位主动加强钢筋储存、加工、钢筋笼成品保护等环节的控制措施，制定并落实事前定预案、事中抓落实、事后勤总结的工作制度，做到“三定”（定施工工人、定施工工艺、定质检人员）控制钢筋锈蚀。③严格控制钢筋位置。根据建筑工程图纸准确定位钢筋是施工单位的基本义务，但施工过程中总存在误差，钢筋工程质量验收和混凝土浇筑等环节易使钢筋发生变形和跑位。施工单位采用加强钢筋工程技术交底、规范设置马凳筋、质量验收前设置临时马道、浇筑混凝土时安排钢筋工看筋（及时将变形、移位的钢筋调直、回位）、浇筑混凝土时严禁混凝土直接倾倒在钢筋上等措施，控制钢筋位置和钢筋间距。④严格控制混凝土浇筑工艺和养护质量。高温多雨且湿度较大十分不利于混凝土浇筑，温度应力和温度裂缝会削弱钢筋与混凝土的黏结效果，同时应避免暴雨时浇筑混凝土。施工单位充分考虑各种不利因素，提出“以工程质量为纲，不盲目追求工程进度”的原则。采用科学增加施工段、分段分层浇筑、增加钢纤维混凝土搅拌时间、调整高温时段施工时间、冰水混合物替代拌合用水、浇筑体温度实时控制（及时发现温度异常并处理）、钢纤维混凝土采用二次振捣工艺、混凝土节水养生膜养护、延长养护时间等措施提高钢筋与混凝土黏结效果，减少温度应力的不利影响。⑤及时修补微裂纹。前期出现的微裂纹施工单位及时向监理单位反映，与监理单位共同制定修补办法。本工程中出现微裂纹宽度均为0.3 mm以下，采用压力灌浆法。由上往下注浆，水平缝从一端到另一端逐个注浆，采用二次注浆工艺，严格控制注浆量和注浆时间间隔，确保浆液充满微裂纹。

4 结语

钢筋与混凝土黏结效果是钢筋混凝土构件安全工作的基础，也是实现其耐久性的保障，应引起建筑各参与单位的重视。本工程施工单位通过实施以上措施，有效提高工程质量，后期质检过程中发现构件强度有明显提高，微裂纹几乎没有增加，大大提高钢筋与混凝土黏结强度。虽然工程建设费用有一定增加，但施工单位通过后期有效的进度控制实现提前竣工，减少了建设单位的支出，得到建设单位的理解。

参考文献：

[1]陈玺文.钢筋混凝土黏结性能有限元分析[D].天津：天津大学，2010.

[2]管品武，孟会英，李 丽.钢筋与混凝土间黏结锚固性能及黏结作用机理[J].郑州工业大学学报，2001（9）：65-66.

[3]赵 政，蒋德稳．锈蚀钢筋与混凝土黏结性能研究现状[J].淮海工学院学报：自然科学版，2014（3）：58-62.

[4]秦鸿根，刘斯凤，孙 伟，等.钢纤维掺量和类型对混凝土性能的影响[J].建筑材料学报，2003（4）：363-368.

[5]徐 港，王 青.锈蚀钢筋与混凝土黏结性能研究进展[J].混凝土，2006（5）：13-16.