有机纤维与聚合物对水泥混凝土层间黏结性能影响研究

水泥混凝土中掺加有机纤维或聚合物能够提高其层间黏结性能。通过层间抗剪强度试验和层间抗拉强度试验方法研究了掺加有机纤维与聚合物对提高水泥混凝土层间黏结强度的效果。对比研究在不同聚合物改性水泥净浆作为界面剂的条件下,水泥混凝土抗拉黏结性能受影响的情况,并对界面剂的配合比;并通过劈裂抗拉黏结性能试验,研究了影响界面黏结性能的浇筑方式和界面黏结剂配合。结果表明:将有机纤维与聚合物掺入水泥混凝土中能够显著提高层间黏结强度,其中丁苯DB-1乳液改性水泥净浆效果最优,尤其当改性水泥净浆作为界面剂的掺量配合比为水泥∶DB-1乳液=3∶2时,新老混凝土可得到较好的层间黏结性能。     

超高性能混凝土-普通混凝土界面抗剪性能试验研究

力学性能和耐久性优异的超高性能混凝土(UHPC)非常适用于损伤普通混凝土(NC)结构的修复加固,其中UHPC-NC界面的抗剪性能对确保良好的加固效果至关重要。论文通过7组抗剪推出试验,评估NC表面光滑、凿毛、露筋、刻槽、钻孔和植筋等UHPC-NC界面的抗剪性能和破坏模式;并利用斜剪试验,探讨UHPC龄期、NC基体湿润度、NC表面粗糙度和UHPC养护条件对界面抗剪强度的影响。试验结果表明,UHPC-NC界面抗剪黏结性能优异,界面破坏方式基本为NC剪切破坏或界面+NC破坏两种模式,未出现完全的界面剥离破坏。NC表面粗糙度是影响界面抗剪强度的主要因素,凿毛或刻槽的UHPC-NC界面获得了最佳的抗剪承载力,植筋和刻槽界面在抗剪破坏时表现出较好的延性。此外,NC越湿润,UHPC-NC界面的抗剪强度越高,在UHPC早期龄期(3～7d)时界面可获得绝大部分抗剪强度(88.5%～95.0%),在常温养护条件下UHPC-NC界面的抗剪性能优于高温养护界面。     

珊瑚混凝土骨料净浆界面区强度

采用纳米压痕和劈裂试验方法,研究了珊瑚骨料与水泥净浆界面试件在不同养护龄期的纳米压痕弹性模量、纳米压痕硬度、界面黏结劈拉强度、水泥净浆抗压强度和劈拉强度,以及它们之间的相关性.结果 表明:与普通混凝土类似,珊瑚混凝土存在薄弱的界面过渡区(ITZ),内掺10％珊瑚微粉能够强化珊瑚骨料-水泥净浆界面的宏观和纳米力学性能,界面黏结劈拉强度不仅与水泥净浆抗压强度、劈拉强度间存在显著线性关系,还与ITZ、水泥净浆基体的纳米力学性能有显著相关性.     

新混凝土与碳化混凝土黏结的劈拉强度试验研究

试验研究了新混凝土与碳化混凝土黏结的劈拉强度,分析了碳化对黏结劈拉强度提高作用的原因,通过7、28、60、90 d养护龄期时的黏结劈拉试验结果,系统考察了水泥净浆界面剂、硅灰界面剂、减水界面剂、减缩界面剂和膨胀界面剂对粘结劈拉强度的影响变化规律,并从机理上给予了阐述.     

新旧混凝土黏结面剪切强度的改进计算式

新旧混凝土黏结面的剪切强度是衡量黏结性能的重要指标。采用Z形直剪试验,分析新、旧混凝土强度、粗糙度、界面剂以及黏结龄期对剪切强度的影响,根据试验结果建议实际工程中新混凝土应较旧混凝土强度等级提高一级,粗糙度宜处理至4~6 mm,水泥净浆或掺U型膨胀剂水泥浆作为界面剂较为经济实用,加固黏结期应注重养护,90 d内避免过大荷载。对212组试验结果进行多元回归分析,提出剪切强度改进计算公式,该公式较已有理论公式与试验结果的吻合度更高且离散性更小,可供混凝土加固设计计算时参考采用。     

配筋UHPC湿接缝界面抗弯性能及影响因素

制作普通矩形、密配筋矩形、打孔矩形、楔形和菱形5种类型的现浇超高性能混凝土(UH-PC)接缝板试件,并对其进行抗弯试验,研究了配筋UHPC-普通混凝土(NC)湿接缝界面的抗裂能力、抗弯性能和破坏模式.通过轴拉试验探讨了NC表面处理方式、NC湿润度、UHPC养护龄期和养护方法等对UHPC-NC界面抗裂性能的影响.结果 表明:现浇UHPC与预制NC界面的开裂强度和抗弯承载力均优于完整的预制NC,大部分接缝板的破坏均发生在预制NC部分;粗糙或凹凸NC表面、湿润NC、60℃蒸汽养护均可显著提升界面的抗裂性能;养护龄期3～7 d时,UHPC-NC界面的抗裂强度可达到其28d强度的86.1％,而28d后UHPC NC界面的抗裂性能提升有限.     

UHPC加固既有砌体结构界面黏结性能试验研究

对UHPC加固既有砌体结构界面黏结性能影响因素进行研究,通过双面剪切试验和钻芯拉拔试验获得不同因素对界面黏结剪切、抗拉强度的影响程度。研究结果表明,双面剪切试验试件破坏形态主要包括界面破坏和砌体墙破坏,钻芯拉拔试验试件破坏形态主要包括芯样未残留砂浆和砌体结构基体、芯样仅残留砌体结构基体、芯样残留砂浆和砌体结构基体;界面植筋对试件界面黏结剪切强度的影响最大,砌筑砂浆强度等级的影响次之,基体湿润度的影响最小;砌筑砂浆强度等级和界面粗糙度对试件界面黏结抗拉强度的影响较大,界面剂的影响次之,墙面类型的影响最小。     

界面剂类型及不同修补材料对混凝土黏结性能的影响

本试验通过测试新老混凝土界面的拉拔强度和新老混凝土界面显微硬度,研究了混凝土界面剂类型以及不同组成的修补材料对混凝土黏结性能的影响。研究表明:在砂浆界面剂、净浆界面剂、YZJ-4界面剂中,YZJ-4界面剂的效果最好;修补材料中偏高岭土掺量为胶材的5%,钢纤维体积掺量为1%,并使用YZJ-4界面剂时,界面黏结最紧密,拉拔强度高,28 d拉拔强度能达到2.35 MPa。     

梯度结构混凝土的界面力学性能与微观结构

采用界面劈裂抗拉、显微硬度、SEM等测试手段综合评价了梯度结构混凝土(无细观界面过渡区水泥基复合材料(MIF)-高性能混凝土(HPC),低渗透混凝土(LPC)-HPC)的界面力学性能与微观结构.结果表明:梯度结构混凝土进行两次浇注成型时,采用压印工艺可产生界面强化效应,提高界面黏结强度10%~35%,从而有效解决界面黏结强度降低的问题;整体上MIF-HPC净浆界面的显微硬度高于LPC-HPC,即MIF-HPC净浆界面的黏结状况好于LPC-HPC,这是因MIF-HPC净浆界面的水化产物结构比LPC-HPC的更为致密所致.     

磷酸锌改性钢纤维对UHPC单轴拉伸性能的影响

系统研究了不同质量掺量下,磷酸锌(Zn Ph)改性及未改性钢纤维对超高性能混凝土(UHPC)单轴拉伸性能的影响,并采用单根纤维拔出试验、扫描电镜(SEM)及能谱仪(EDS)分别对纤维桥联作用、纤维/基体界面及纤维表观的形貌和元素进行分析。结果表明:钢纤维掺量相同时,与未改性钢纤维UHPC相比,Zn Ph改性钢纤维UHPC的极限抗拉强度和轴拉韧性比均增大,以掺量为160 kg/m3时最优,此时二者分别为9.00 MPa和0.85;单根Zn Ph改性钢纤维拔出行为的最大力、界面剪切强度和拔出耗能相较单根未改性钢纤维的分别提高了45.47%、45.23%、49.37%;Zn Ph改性钢纤维与UHPC基体间更加致密的界面性能、纤维表面更多的水化产物黏附和"沟壑"为单根Zn Ph改性钢纤维拔出性能的增强及其UHPC单轴拉伸韧性的提升奠定了基础。     

高性能水泥复合砂浆与混凝土粘结的剪切性能试验研究

对27组共81个试件进行双面剪切试验,研究了混凝土表面粗糙度、界面剂及水泥复合砂浆强度等因素对界面剪切强度的影响规律,并用双因素方差分析法分析了各影响因素的影响程度及其交互效应影响的显著性.试验结果表明:混凝土表面的粗糙处理、界面剂的使用、复合砂浆强度的提高均有助于剪切强度的提高;粗糙度和复合砂浆强度的提高并不能无限制提高剪切强度,因为其作用的发挥受限于其他因素的制约;无机界面剂比水泥净浆提高剪切强度的幅度大.各因素的影响程度由大到小分别为:复合砂浆强度、界面剂、混凝土表面处理粗糙度.     

水泥基砂浆加固混凝土构件界面粘结强度的研究

研究了在采用不同的界面剂处理下,水泥基砂浆加固混凝土构件的界面粘结抗拉强度和粘结抗剪强度,并进行了加固砂浆和基层混凝土的界面处的微观结构观测分析。研究结果表明:界面剂对提高界面粘结强度有利,纯水泥净浆不能用作界面剂;硅粉、膨胀剂和高效减水剂合用能有效增强水泥基界面剂的粘结强度并控制干缩开裂;以超细硅酸盐水泥代替普通硅酸盐水泥,水泥基界面剂的粘结抗拉强度可提高60%,28d后强度基本稳定;可再分散聚合物胶粉能明显提高水泥基界面剂的粘结强度。     

水泥基砂浆加固混凝土构件界面粘结强度

研究了在采用不同的界面剂处理下．水泥基砂浆加固混凝土构件的界面粘结抗拉强度和抗剪强度．并进行了加固砂浆和基层混凝土的界面处的微观结构观测分析。研究结果表明：界面剂对提高界面粘结强度有利,纯水泥净浆不能用作界面剂;硅粉、膨胀剂和高效减水剂合用能有效增强水泥基界面剂的粘结强度并控制干缩开裂：以超细硅酸盐水泥代替普通硅酸盐水泥．水泥基界面剂的粘结抗拉强度可提高60％．28d后强度基本稳定：可再分散聚合物胶粉能明显提高水泥基界面剂的粘结强度。     

3D打印混凝土层间黏结强度增强技术及试验研究

应用RPZ2000型极坐标系3D打印机打印了多组混凝土立方体试件和长方体试件,研究了层间涂抹不同界面剂情况下对3D打印混凝土试件抗压强度与抗折强度的影响。试验结果表明,层间黏结强度的大小对3D打印混凝土试块的抗压强度影响较大,对抗折强度影响较小。水泥膨浆对3D打印混凝土具有良好的补偿收缩性,改性丙烯酸乳浆次之,水泥净浆和粉煤灰水泥净浆对打印试件的整体抗压强度提升效果一般。改性丙烯酸乳浆对打印试件整体的抗折强度提升最好,水泥膨浆次之,水泥净浆和粉煤灰水泥净浆对抗折强度几乎无任何影响。     

高强钢筋与超高性能混凝土黏结性能试验研究

为研究超高性能混凝土(UHPC)与高强钢筋的黏结性能,设计并制作69个试件,通过拔出试验研究UHPC强度、纤维体积率、纤维尺寸形状、保护层厚度、黏结长度、加载方式和黏结段位置对黏结性能的影响。结果表明：试件的主要破坏形态包括拔出破坏、钢筋拉断和劈裂破坏,高强钢筋与UHPC界面的黏结强度随UHPC抗压强度、纤维体积率和长径比以及保护层厚度的增加而增大;纤维的掺入对高强钢筋与UHPC黏结强度提高作用明显;当纤维体积率从1%增长至3%,长径比从35增加到100时,黏结强度分别提高了23%和16%;但纤维形状的变化对黏结强度没有明显影响;黏结强度随着UHPC抗压强度和保护层厚度的增大而显著增加,随着黏结长度增大而降低,当保护层厚度超过4倍钢筋直径时,增幅基本不变;当黏结段位于加载端时,受拉拔出加载试件黏结强度仅为受压加载的77%,黏结段越靠近试件中部,加载方式对黏结强度影响越小。基于试验结果,确定临界锚固长度计算式,提出高强钢筋与UHPC的黏结强度计算式,同时建立黏结应力-滑移本构关系模型。通过试验结果及公式计算结果对比可得,现有的普通混凝土黏结强度公式低估了高强钢筋与UHPC的黏结强度,建议的简化公式预测结果与试验结果吻合良好。     

具有防碳化作用界面剂的配制研究

在水泥净浆的基础上添加减水剂、减缩剂、膨胀剂等外加剂,以及掺入粉煤灰、硅灰、混合掺合料(粉煤灰+硅灰)等成分配制出多种界面剂,然后在人工快速碳化条件下,系统研究了涂抹界面剂混凝土试块的碳化深度变化规律,确定了防碳化效果最好的三种界面剂配制方案.     

Experimental study on bond performance between high strength steel rebar and ultra-high performance concrete

为研究超高性能混凝土(UHPC)与高强钢筋的黏结性能，设计并制作69个试件，通过拔出试验研究UHPC强度、纤维体积率、纤维尺寸形状、保护层厚度、黏结长度、加载方式和黏结段位置对黏结性能的影响。结果表明：试件的主要破坏形态包括拔出破坏、钢筋拉断和劈裂破坏，高强钢筋与UHPC界面的黏结强度随UHPC抗压强度、纤维体积率和长径比以及保护层厚度的增加而增大；纤维的掺入对高强钢筋与UHPC黏结强度提高作用明显；当纤维体积率从1%增长至3%，长径比从35增加到100时，黏结强度分别提高了23%和16%；但纤维形状的变化对黏结强度没有明显影响；黏结强度随着UHPC抗压强度和保护层厚度的增大而显著增加，随着黏结长度增大而降低，当保护层厚度超过4倍钢筋直径时，增幅基本不变；当黏结段位于加载端时，受拉拔出加载试件黏结强度仅为受压加载的77%，黏结段越靠近试件中部，加载方式对黏结强度影响越小。基于试验结果，确定临界锚固长度计算式，提出高强钢筋与UHPC的黏结强度计算式，同时建立黏结应力-滑移本构关系模型。通过试验结果及公式计算结果对比可得，现有的普通混凝土黏结强度公式低估了高强钢筋与UHPC的黏结强度，建议的简化公式预测结果与试验结果吻合良好。     

预制超高性能混凝土修复层与既有混凝土界面黏结短期性能研究

超高性能混凝土(UHPC)修复层与既有混凝土界面的黏结性能是影响修复加固效果的关键。为研究预制UHPC修复层与既有混凝土界面黏结短期性能,通过直剪试验和斜剪试验,分析了界面黏结材料、界面剪力键、混凝土强度、剪切角等对界面黏结强度及黏结滑移的影响;提出了预制UHPC修复层与既有混凝土界面的黏结滑移模型,并给出了黏结刚度建议值。结果表明:结构胶黏结试件的黏结强度较灌浆料黏结试件的强度高,在界面处设置剪力键可提高界面黏结强度;通过斜剪试验获得的界面黏结强度及黏结刚度均得到大幅提高。     

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。     

受冻融损伤混凝土与新混凝土的粘结剪切性能试验研究

采用新老混凝土粘结Z形柱体试件,通过快速冻融试验方法,对经受冻融损伤的老混凝土与新混凝土之间的粘结剪切强度进行了试验研究,分析了冻融循环次数、粘结面粗糙度和界面剂种类等对粘结面剪切强度的影响。老混凝土经受冻融循环的次数n为0、25、50、75、100和125,界面的粗糙度为0.23～6.9mm,界面剂采用水泥浆、水泥砂浆和掺加10%UEA膨胀剂的水泥浆。结果表明,受冻融损伤的老混凝土与新混凝土之间的粘结剪切强度随冻融循环次数的增加而下降,表现为冻融初期的缓降和一定冻融循环次数后的陡降,本次试验的陡降点发生在n=75,与抗冻标准中相对动弹性模量下降的临界点基本一致;粘结面的粗糙度和界面剂对粘结剪切强度也有不同程度的影响,粘结面的剪切强度以凿毛面与水泥砂浆组合情况为好。