《Journal of Building Engineering》：Bond-slip behavior of GFRP bars embedded in rubberized concrete incorporated silica fume: Experimental study and modeling
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•通过拔出试验考察了橡胶混凝土中玻璃纤维增强聚合物钢筋的粘结行为。•钢筋直径、锚固长度和保护层厚度控制了粘结强度和峰值滑移量。•掺入5%的硅灰改善了粘结性能并提高了应力传递的连续性。•提出的新型粘结强度模型和粘结-滑移模型准确再现了试验结果。引言废旧轮胎长期堆积后会对生态环境
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通过拔出试验考察了橡胶混凝土中玻璃纤维增强聚合物钢筋的粘结行为。
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钢筋直径、锚固长度和保护层厚度控制了粘结强度和峰值滑移量。
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掺入5%的硅灰改善了粘结性能并提高了应力传递的连续性。
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提出的新型粘结强度模型和粘结-滑移模型准确再现了试验结果。
引言
废旧轮胎长期堆积后会对生态环境造成不可逆的负面影响，在严重情况下甚至可能危及人类健康[1-5]。传统回收方法，主要是热解和直接焚烧，也会伴随明显的二次污染[6-10]。在土木工程领域，废旧轮胎通常被加工成规定尺寸的橡胶颗粒，并用作混凝土的组分之一以实现其资源回收[11-14]。这种做法降低了对天然骨料的需求，同时为废旧轮胎的利用创造了一条增值途径，从而带来了可观的环境效益[15-19]。此外，先前的研究表明，用橡胶颗粒部分替代天然骨料可以增强混凝土的延性，在动荷载下能量耗散方面的改进尤为显著[20-22]。在此基础上，橡胶混凝土也被广泛用于提高基础设施在冲击、碰撞和循环荷载下的韧性[23-26]。
既有桥梁、海洋结构和交通基础设施在长期服役过程中不可避免地会遭受氯盐侵蚀、潮湿环境影响和反复荷载作用，从而加速钢筋锈蚀并逐步损害结构的耐久性、抗力和使用寿命[27-31]。由于兼具低密度和高强度以及耐腐蚀和电磁透明等特性，玻璃纤维增强聚合物钢筋可为传统钢筋提供替代方案，适用于暴露于侵蚀性环境的混凝土结构[32-38]。在可用的纤维增强聚合物钢筋中，玻璃纤维增强聚合物钢筋相较于其他纤维增强聚合物钢筋更具成本效益[39-41]，因此其在桥梁面板[42-45]、海洋基础设施[46-49]以及其他交通结构[50-54]等实际应用中的使用日益广泛。因此，将玻璃纤维增强聚合物钢筋与橡胶混凝土相结合有望同时利用玻璃纤维增强聚合物钢筋的耐腐蚀性能和橡胶混凝土的高韧性。两种材料之间的有效相互作用依赖于玻璃纤维增强聚合物钢筋-橡胶混凝土界面可靠的荷载传递。相应的粘结-滑移响应还影响裂缝发展、锚固可靠性以及整体结构行为[55-61]。对于传统混凝土，已有研究考察了玻璃纤维增强聚合物钢筋的表面形态、直径、锚固长度和保护层厚度对粘结行为的影响，并提出了相应的预测公式和本构模型。然而，橡胶混凝土较低的刚度和较弱的橡胶颗粒-水泥浆体界面可能会改变界面应力传递机制，因此现有研究成果和模型的适用性需要进一步验证。
尽管具有上述优势，橡胶颗粒相对较低的弹性模量会降低混凝土基体的刚度和静力力学性能，从而阻碍玻璃纤维增强聚合物钢筋-橡胶混凝土界面的荷载传递[62-70]。为了减轻这些不利影响，已探索了多种改性策略，包括橡胶颗粒的化学预处理、橡胶骨料替代模式的优化[71-74]，以及掺入火山灰质矿物填料以改善橡胶颗粒-水泥浆体界面[75-77]。这些改性方法可以在一定程度上提高基体的密实度和界面质量。然而，它们对玻璃纤维增强聚合物钢筋与改性橡胶混凝土之间粘结性能的影响尚未得到充分确定。更具体地说，基体和橡胶颗粒-水泥浆体界面的变化是否会改变锚固长度、钢筋直径和混凝土保护层厚度在界面荷载传递中的作用仍悬而未决。现有的纤维增强聚合物钢筋粘结强度公式和粘结-滑移本构模型主要基于传统混凝土建立。然而，橡胶颗粒的掺入不仅降低了混凝土基体的刚度，还增强了其变形能力，这可能改变玻璃纤维增强聚合物钢筋-混凝土界面的变形协调性、应力重分布和滑移发展。此外，当橡胶混凝土通过硅灰增强时，界面响应可能进一步发生改变。这些与材料相关的效应通常未被现有公式明确考虑。因此，将橡胶颗粒和硅灰改性的影响纳入本构描述可能会为粘结-滑移响应提供更具代表性的表征，并提高其对改性橡胶混凝土的适用性。
从上述研究可以看出，已提出各种改性策略以提高橡胶混凝土的性能。然而，改性后玻璃纤维增强聚合物钢筋与橡胶混凝土之间的粘结-滑移行为尚未得到充分关注。特别是，这些改性措施是否会改变玻璃纤维增强聚合物钢筋直径、锚固长度和混凝土保护层厚度对界面荷载传递和粘结性能的影响尚不清楚。为了解决这些问题，开展了对称拔出试验，以混凝土类型、锚固长度、钢筋直径和混凝土保护层厚度为主要变量。试验矩阵包括普通混凝土、掺表面预处理橡胶颗粒的橡胶混凝土以及硅灰改性橡胶混凝土。考察了粘结应力-滑移曲线、粘结强度、峰值滑移量、破坏模式以及粘结区域代表性位置的应变响应，以表征不同试验条件下界面荷载传递和局部损伤。最后，将实测响应与代表性粘结-滑移公式进行比较，并为玻璃纤维增强聚合物钢筋-橡胶混凝土界面建立了本构关系。
章节摘要
原材料
橡胶混凝土使用胶凝材料、粗骨料、含废轮胎橡胶的细骨料、水和高效减水剂配制。胶凝材料由普通硅酸盐水泥和硅灰组成。42.5级普通硅酸盐水泥和硅灰的视密度分别为3.10和2.60 g/cm3。它们的化学成分和粒径分布见表1和图1。将橡胶颗粒浸入1 mol/L的氢氧化钠溶液中40分钟，然后进行彻底
破坏模式
在对锚入混凝土中的玻璃纤维增强聚合物钢筋进行拔出试验时，识别出三种典型的破坏模式，即玻璃纤维增强聚合物钢筋拔出、混凝土劈裂和玻璃纤维增强聚合物钢筋断裂。大多数试件以拔出方式破坏，表明界面粘结破坏和相对滑移控制了其破坏。相比之下，在某些掺5%硅灰并使用12毫米直径钢筋的试件中观察到玻璃纤维增强聚合物钢筋断裂，增强的界面粘结承载力使钢筋达到其抗拉极限。
结论
本研究通过对称拔出试验系统地考察了混凝土类型、玻璃纤维增强聚合物钢筋直径、锚固长度和混凝土保护层厚度对玻璃纤维增强聚合物钢筋-橡胶混凝土界面粘结-滑移行为的影响。基于粘结应力-滑移响应、粘结强度、峰值滑移量、破坏模式以及沿锚固长度的应变分布，阐明了界面应力传递特性和局部损伤演化。此外，在此基础上
局限性与未来方向
本研究考察了单轴拔出荷载下锚入橡胶混凝土中的玻璃纤维增强聚合物钢筋的粘结-滑移行为，并建立了相应的粘结强度模型和本构模型。然而，未考察循环和疲劳荷载下的界面响应，应在更复杂的荷载条件下进一步研究以评估粘结性能。此外，本研究未考虑附加横向约束的影响，尽管
作者贡献声明
J.X. 莫：撰写–审阅与编辑，撰写–初稿，方法，调查，数据整理。S.Z. 郭：方法。M.H. 赖：方法，调查。J.C.M. 何：方法。W.M. 周：调查。S.Y. 田：方法。R.M. 孙：方法，调查。F.M. 任：指导，资源，项目管理，方法，调查，资金获取。
利益冲突声明
? 作者声明不存在已知的可能影响本文所报告工作的竞争经济利益或个人关系。
致谢
感谢中国国家自然科学基金（项目编号：52338005、52508177）、广东省基础与应用基础研究基金（2024A1515012544）。
J.X. 莫|R.M. 孙|F.M. 任|M.H. 赖|J.C.M. 何|W.M. 周|S.Y. 田|S.Z. 郭
