盾构管片裂缝修补材料的黏结性能研究

在对地铁盾构管片裂缝的修补过程中,经常会遇到修补材料脱落和失效问题,所以材料的界面黏结强度是非常重要的指标。针对隧道和地下环境,选用水性环氧树脂,参考砂浆黏结拉拔试验设计了界面拉伸黏结试验方法研究改性水泥基修补材料与老混凝土界面的黏结性能,并通过扫描电镜(SEM)观察砂浆的微观形貌,红外光谱(FTIR)分析净浆界面黏结机理。试验结果表明,掺入环氧后能显著改善修补材料与老混凝土过渡区的黏结性能,大幅提高黏结强度。     

高性能水泥复合砂浆与混凝土粘结劈拉试验研究＊

为了解界面处理类型、水泥复合砂浆及混凝土的强度等级这三个因素对水泥复合砂浆和混凝土粘结性能的影响,对高性能水泥复合砂浆与混凝土粘结形成的标准试块进行劈拉试验。结果表明,随着混凝土强度和高性能水泥复合砂浆强度的提高,粘结劈拉强度随之提高,但粘结劈拉强度与它们的比值却随之下降,界面处理形成适当的粗糙度有助于粘结性能的改善。...     

混凝土和聚合砂浆粘结界面的剪切性能试验研究

混凝土和聚合砂浆粘结界面的剪切性能试验结果,对于估算混凝土结构的修补和加固面积与长度具有重要的参考价值。介绍了对3组聚合砂浆与混凝土粘结试件进行的剪切试验,并对测试结果进行了讨论,得出砂浆和混凝土粘结剪切强度以及粘结剪切性能的一般规律。     

超早强聚合物快速修补砂浆研制及粘结耐久性能研究

以快硬低碱度铝酸盐水泥为主要胶凝材料,通过调控水泥水化抑制剂和水化硬化剂的措施,结合高性能减水剂、聚合物改性及纤维抗裂等技术,研制出超早强聚合物快速修补砂浆材料。试验结果表明,超早强聚合物快速修补砂浆具有快硬而不速凝及高承载的特性,3 h抗压强度可达到28.5 MPa,7 d拉伸粘结强度为2.89 MPa;粘结耐久性系数可达到95%以上,经200次冻融循环后粘结强度仍能保持在2.5 MPa以上;具有良好的体积稳定性,且其线膨胀系数与普通混凝土材料线膨胀系数基本一致,适合用于普通混凝土表面缺陷的快速修补。     

新老混凝土修补界面层粘结质量的改善途径

根据新老混凝土修补界面层的粘结机理 ,提出通过改善界面层微细观结构来大幅度提高修补界面层粘结强度的思路。对比试验研究表明 ,用稀HCl酸蚀老混凝土界面可大幅度提高老混凝土界面的微细观粗糙度 ,从而显著增加新老混凝土的接触面积 ;用粉煤灰和标准砂对水泥净浆界面剂进行改性可显著改善界面层的微细观结构。以上两项措施均可使粘结强度显著提高。     

纤维聚合物水泥砂浆与基体界面粘结性能研究

通过实验研究钢纤维、聚丙烯纤维、碳纤维等三种不同种类纤维和SBR乳液在单掺、复掺时对新拌砂浆与水泥混凝土基体之间界面粘结强度的影响,寻求适合于混凝土结构修补的新材料。在预先处理的基体表面浇筑不同类型的新拌水泥砂浆,在温度为(20±2)℃,湿度为(60±5)RH%的养护室中养护28d后,测试粘结面的粘结强度,通过粘结强度来反映不同种类纤维和乳液单掺、复掺对新旧水泥基体料粘结效果的影响。同时分析了纤维和乳液对新旧水泥基界面粘结性能作用的机理。研究结果表明,掺量为0.1%的碳纤维砂浆以及掺量不小于0.3%的钢纤维砂浆在复掺SBR(styrene-butadiene rubber)乳液的情况下对界面粘结性能作用效果比纤维、乳液单掺情况下均要好,而聚丙烯纤维与乳液复掺效果不明显。不同种类的纤维砂浆在复掺SBR乳液的情况下,均能有效改善新拌纤维砂浆与基体之间界面结性能,且随着乳液掺量的增加作用效果越好。钢纤维聚合物砂浆和碳纤维聚合物砂浆适用于混凝土结构修补。     

VAE乳胶粉对水泥修补砂浆力学性能影响的试验研究

以快硬硫铝酸盐水泥、中细砂为基料,掺以少量缓凝剂、消泡剂及减水剂,制备一种修补用水泥砂浆。选用VAE可再分散乳胶粉对水泥修补砂浆进行力学性能改性,研究不同掺量VAE乳胶粉对水泥修补砂浆3d、7d、28d抗折、抗压、弯折粘结强度(比)的影响,并对其改性机理进行探讨与分析。试验结果表明:掺加VAE乳胶粉会使水泥修补砂浆抗压强度略微降低,但能显著提高水泥修补砂浆与普通水泥砂浆间的粘结强度;VAE乳胶粉掺量在4%~5%范围内时,对水泥修补砂浆抗折强度的改性效果最优。     

丁苯砂浆界面粘结及强度试验分析

采用8字形新老砂浆抗拉粘结强度的试验方法,研究了丁苯聚合物乳液水泥基界面粘结材料在不同养护制度、不同粘结方法、不同龄期、不同配比条件下的粘结性能,同时研究其本体强度变化规律,对其粘结改性机理进行初步探讨,并利用扫描电镜对界面粘结微观结构进行了分析。结果表明,其粘结性能良好,抗折强度可以提高,抗压强度不显著下降。     

水性环氧改性快速修补砂浆的性能研究

研究了水性固化剂种类、聚灰比对水性环氧改性快速修补砂浆性能的影响,考察了水性环氧改性快速修补砂浆的粘结性能和工程应用情况。结果表明,当水性环氧与水性固化剂的固化时间与无机快硬胶凝材料的硬化时间相匹配时,水性环氧改性快速修补砂浆的力学性能最优;随着聚灰比的增大,水性环氧改性快速修补砂浆的抗折强度逐渐提高,而抗压强度则逐渐降低;该快速修补砂浆与干、湿基面均有较高的粘结强度,应用于混凝土表面浅层缺陷的快速修补工程效果良好。     

锯泥对PVA胶粉改性硫铝酸盐水泥防水修补砂浆性能的影响

为降低PVA改性硫铝酸盐水泥防水修补砂浆的成本,用锯泥部分取代硫铝酸盐水泥,研究锯泥对其性能的影响.研究结果发现:锯泥可提高PVA胶粉改性硫铝酸盐水泥修补防水砂浆的流动性,同时,也会降低其抗折抗压强度、拉伸粘结强度以及抗渗压力,锯泥掺量为20.0％和30.0％时,其抗折抗压强度能满足JC/T 2381-2016《修补砂浆》中对刚性和柔性修补砂浆的力学性能要求;锯泥掺量为30.0％时,PVA胶粉改性硫铝酸盐水泥修补防水砂浆与红砖的拉伸粘结强度以及其抗渗压力,远高于JC/T 2381-2016《修补砂浆》中的要求.     

裂缝综合修补技术试验研究

混凝土裂缝几乎是不可避免的,但大部分裂缝均可通过修补使混凝土结构恢复原有功能。本研究分别采用玄武岩纤维水泥砂浆结合灌浆法对受弯混凝土梁进行了综合修补裂缝试验研究对比,结果发现,这种新的修补方法可使新补混凝土层中的收缩裂缝与受力裂缝得到明显控制,使修补结构获得良好的整体性,明显提高粘结界面的抗疲劳性能,使修补结构的耐久性得到有效提高。     

A concrete–steel interface element for damage detection of reinforced concrete structures

The interface between concrete and steel in reinforced concrete governs the interaction between the two types of materials under loading. When the interface is seriously damaged, e.g. when a macro-crack is formed, de-bonding takes place with large slip, and the load-transferring capacity of the interface will drop dramatically. In this study, a damaged reinforced concrete beam finite element based on the constitutive law of the lumped model on the concrete–steel interface is developed. Scalar damage parameters characterizing changes in the interface are incorporated into the formulation of the finite element that is used in the damage identification procedure from static responses. Numerical simulations show that the method is effective to detect failure at the interface between concrete and steel bar in the reinforced concrete beam.     

钢-混凝土组合梁加宽混凝土旧桥技术中组合横梁界面受力性能研究

在钢-混凝土组合梁加宽旧桥技术中,旧桥混凝土边梁与新加宽的钢-混凝土组合梁间的横向连接采用钢-混凝土组合横梁的形式,这种横梁形式较为新颖,目前相关试验研究尚未有报道。对6个钢-混凝土组合横梁进行试验研究,通过采用目前已有的新老混凝土植筋界面承载力计算方法对试验结果进行对比计算。研究结果表明:组合横梁界面的破坏模式为新老混凝土界面破坏,钢-混凝土界面没有任何破坏特征;新老混凝土界面黏结破坏以前,新老混凝土之间几乎没有滑移,整体性很强;新老混凝土界面黏结破坏以后,界面剪力主要由植筋承担,试件延性良好。针对钢-混凝土组合梁加宽旧桥技术中组合横梁的破坏模式,采用合理的材料本构关系,提出三阶段界面受力模型,理论方法计算结果与试验值吻合良好。通过理论分析确定界面的破坏机理:新老混凝土界面的极限抗剪强度由混凝土强度,界面粗糙程度和摩擦系数共同确定,界面正应力的存在有利于极限抗剪强度的提高;新老混凝土界面的残余抗剪强度主要由界面植筋提供,植筋率和植筋屈服强度是主要影响因素。最后,提出适用于实际工程的设计方法。     

考虑界面效应的内张钢圈加固盾构管片结构力学性能研究

针对内张钢圈加固后的盾构管片结构,现有研究中多基于理想界面假设,忽略了钢-混凝土连接界面非连续变形特性,无法对结构的承载性能和破坏机制做出精细分析.将内聚力模型与扩展有限元方法相结合,考虑了加固结构连接界面的非连续变形特性,建立了可精确描述裂缝扩展过程的内张钢圈加固结构三维实体非线性模型,并利用足尺试验结果验证了计算的...     

插筋灌浆连接水平拼缝受剪性能试验研究与有限元分析

对4个采用插筋灌浆连接的装配式混凝土剪力墙连接试件进行静力加载试验,采用已有的界面受剪承载力计算方法进行计算,并与试验结果进行对比。采用有限元分析软件Msc.Marc对插筋灌浆连接拼缝的受剪性能进行非线性有限元分析,在模型验证的基础上,分析了轴压比、插筋数量以及界面粗糙程度对拼缝受剪性能的影响。研究结果表明：试件的初始破坏为拼缝处混凝土与砂浆的界面破坏,拼缝处出现明显的剪切通缝;混凝土与砂浆界面黏结破坏以后,界面剪力主要由拼缝处的插筋承担,试件呈现良好的延性;达到极限荷载以后,随着试验墙体劈裂裂缝的不断增加以及裂缝处混凝土剥落,试件荷载下降。在实际工程设计中,为了尽量避免拼缝破坏发生在预制构件破坏之前,应按照要求增大拼缝插筋配筋率或选取较高强度等级的插筋。     

盐腐蚀环境下内嵌FRP筋加固混凝土界面黏结性能试验研究

为了研究盐腐蚀环境下内嵌FRP筋加固混凝土界面的黏结性能,对27个内嵌FRP筋加固混凝土试件进行盐腐蚀后的单端拉拔试验,分析试件的受力过程和破坏模式,研究内嵌FRP筋黏结长度、腐蚀时间和FRP筋类型对界面黏结性能的影响。结果表明：盐腐蚀的试件破坏模式分为结构胶劈裂、FRP筋拉断和结构胶劈裂且FRP筋弯折等3种,且以结构胶劈裂破坏为主。盐腐蚀环境下内嵌FRP筋混凝土试件的黏结应力与黏结长度、破坏模式与腐蚀时间有关。盐腐蚀环境会影响混凝土、黏结材料及FRP筋的力学性能,加剧黏结界面失效破坏。腐蚀时间为30 d和90 d的内嵌BFRP筋加固混凝土试件的耐盐腐蚀能力高于内嵌GFRP筋加固混凝土试件的,腐蚀时间为60 d的内嵌GFRP筋加固混凝土试件的耐盐腐蚀能力优于内嵌BFRP筋试件的。根据试验数据拟合了盐腐蚀环境下内嵌FRP筋加固混凝土界面黏结-滑移本构关系,其拟合优度达到0.988 0。     

TW-JM1混凝土界面处理剂研制与应用

本文通过配方及性能试验,研制了TW-JM1混凝土界面处理剂。并将其应用于工程实际。应用结果表明：TW—JM1混凝土界面处理剂是一种性能优良的混凝土界面处理材料,能同时用于水泥混凝土和加气混凝土界面处理。具有良好的应用前景。     

Evaluation of debonding failure of reinforced concrete girders strengthened in flexure with FRP laminates using finite element modeling

The use of Fiber-Reinforced Polymer (FRP) materials dates back to the early 1940s when they were used in aerospace and naval applications. During the 1970s and early 1980s, FRP started being used in civil engineering applications for new construction, but more importantly for repair and strengthening of existing structures. However, experimental research showed that the typical failure mode of reinforced concrete (RC) structures strengthened with FRP composite materials is due to the debonding that occurs at the interface between concrete and FRP. The bond between FRP and concrete is therefore the key factor controlling the behavior of these structures since it limits the full use of the FRP strength. The paper evaluates the effect of the debonding failure on the response of FRP-strengthened RC beams. A nonlinear RC beam element with bond-slip between the concrete and the FRP laminates is developed and used to analyze several test specimens and to investigate their corresponding failure mode. The model was also used to study the reduction factor of FRP tensile strength of simply supported strengthened RC girders due to debonding failure. This reduction factor proved to be affected by several parameters: (a) the bond strength between FRP and concrete interface; (b) the concrete strength; (c) the thickness of FRP; (d) the modulus of FRP; (e) the width of FRP laminate; and (f) the development length of the FRP sheet. A large number of beam specimens were analyzed in order to conduct a thorough evaluation of debonding failure of RC beams strengthened with FRP laminates. Based on these studies, new equations that account for the aforementioned parameters were proposed to address the reduction in FRP strength due to debonding failure.     

复合道面结构抗冲击性能试验与数值模拟

采用大型落锤冲击机对一种新型复合道面板进行了冲击荷载作用下的动态响应试验,该新型复合道面板自上而下依次为:土工格栅加固的沥青混凝土(AC)层、高强度混凝土(HSC)层及复合水泥基(ECC)层。通过落锤冲击试验获得道面层结构的损伤形式及变形特征,随后采用混凝土损伤材料模型模拟复合道面体系中混凝土类材料的动力特性。对材料模型的主要参数进行验证和确定,包括界面特性和各层材料的动力增长因数。根据新型复合道面体系的实验室落锤冲击试验结果,通过比较其破坏形式、损坏直径及位移值对数值模型进行了校核和验证。结果表明:提出的考虑界面性能和动力增长因数的三维数值模型能够较准确地模拟该复合道面体系在冲击荷载作用下的真实特性,且验证后的模型可进一步应用于研究不同因素（材料强度、断裂能及层间界面）对新型复合道面体系在不同冲击荷载作用下抗冲击性能的影响。     

CLT砂浆和混凝土界面剂的研究及应用

论述了CLT砂浆、混凝土界面剂的研究过程及其在混凝土、新型墙体材料中的粘接性能，探讨了界面剂的粘接机理，指出该界面剂与混凝土及不同的墙体材料具有很好的粘接性能。