高温影响下新老混凝土粘结的剪切性能试验研究

为了研究高温对新老混凝土粘结性能的影响,本文对既有混凝土经历高温后再与新混凝土粘结和新老混凝土粘结后再经历高温两种类型的Z形粘结试件进行了剪切试验研究,总结了影响粘结面剪切性能因素(温度、冷却方式、界面粗糙度和界面剂)的影响规律,提出了温度对粘结面剪切强度和剪应力滑移关系的影响计算公式,建立了高温后粘结剪切强度的多因素统一计算公式。在试验的基础上,分析了高温对新老混凝土粘结的损伤机理,并给出了火灾后混凝土结构进行粘结修补的建议。     

设置界面构造锚筋的新老混凝土粘结性能试验研究

新老混凝土良好结合是混凝土修补成功的关键,提出设置界面构造锚筋来增强新老混凝土粘结性能,通过采用劈拉试验和剪切试验综合分析有无构造锚筋的新老混凝土试件以及新、老混凝土整体试件的劈拉强度与抗剪强度特性。试验结果表明：无界面构造锚筋时新老混凝土水平粘结面试件的劈拉强度高于具有竖直粘结面的试件;采用构造锚筋的新老混凝土试件比不加锚筋试件的劈拉强度增长了24.1%;采用锚筋的新老混凝土试件的剪切破坏面均发生在结合面处,且试件两个结合面的剪切破坏不是同时产生;采用锚筋试件的剪切强度为无锚筋试件剪切强度的3.49倍,为新混凝土整体剪切试件强度的115.5%;构造锚筋能明显增强新老混凝土粘结性能。图10表4参10     

新老混凝土粘结的剪切性能试验研究

新老混凝土粘结面的抗剪切性能是衡量粘结性能的最为重要的指标之一。采用 3年龄期的老混凝土 ,浇制了一批Z形新老混凝土粘结剪切试件和整体混凝土伴随剪切试件。通过试验研究 ,得出了不同强度的新混凝土和不同界面粗糙度对新老混凝土粘结剪切性能的影响规律 ,并利用双因素方差分析方法进行了进一步的论证     

冻融循环作用下新老混凝土粘结的劈拉性能试验研究

采用新老混凝土粘结而制作的立方体试件,通过快速冻融试验,研究了冻融循环作用对新老混凝土粘结性能的影响。试验包括对已有的混凝土经历冻融循环作用后再与新混凝土粘结和新老混凝土粘结后再经历冻融循环两种情况,探索了冻融循环次数、粘结面粗糙度和界面剂类型等因素对粘结面劈拉强度的影响规律,分析了冻融循环作用对新老混凝土粘结面的损伤机理,并对遭受冻融破坏的混凝土结构粘结修补提出了建议。     

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。     

界面剂对新老混凝土粘结的剪切性能的影响

在混凝土结构的修补和加固工程中 ,新老混凝土的粘结性能是最为关键的问题。而新老混凝土粘结面的抗剪切性能在两部分混凝土共同受力中起着极为重要的作用。采用 3年龄期的老混凝土 ,通过比较 ,浇制了一批Z形新老混凝土粘结试件和整体混凝土伴随试件。通过剪切试验研究 ,得出了不同界面剂对新老混凝土粘结剪切性能的影响规律 ,并进行了双因素方差分析。     

冻融循环对新老混凝土粘结性能的影响

通过新老混凝土粘结立方体劈拉试验，研究新混凝土与经历冻融循环作用后的老混凝土粘结修补性能及新老混凝土粘结面抗冻融破坏能力。采用快速冻融试验，探讨冻融循环次数、粘结面粗糙度和界面剂类型等因素对新老混凝土粘结性能的影响规律。在试验基础上，分析了冻融循环作用对新老混凝土粘结面的损伤机理，并对遭受冻融破坏的混凝土结构粘结修补给出了建议。     

钢纤维水泥砂浆与老混凝土双面剪切粘结性能研究

通过外包钢纤维水泥砂浆加固混凝土试件的双面剪切试验,探讨老混凝土表面不同界面处理、钢纤维水泥砂浆强度对钢纤维水泥砂浆与老混凝土界面粘结强度的影响。结果表明:老混凝土表面粗糙度、钢纤维水泥砂浆强度对新老材料界面粘结强度有显著影响,二者的交互效应影响不显著。修补材料中钢纤维的掺入,对新老材料粘结强度的提高有一定影响。     

用神经网络方法预测新老混凝土的粘结强度

对新老混凝土粘结的微观机理进行了分析,认为新老混凝土粘结层呈叠层结构,老混凝土的洇水、老混凝土粘结面上粗骨料周围所形成的“过渡层”及新混凝土收缩微裂缝足,从而使新老混凝土的粘结强度得到提高;采用BP神经网络方法对新老混凝土粘结劈拉强度及粘结抗折强度进行了预测,对预测模型的精度和预测值的合理性也给予了必要的分析,由此证明神经网络法是解决新老混凝土粘结强度预测问题的一种较为理想之法。     

新老混凝土界面直剪力学性能测试研究

新老混凝土界面不同承载方式的抗剪性能是加固结构中的关键,因此,开展了新老混凝土界面倾角和法向应力对剪切性能影响的试验测试,分析了剪切破坏特征,研究结果表明：新老混凝土剪切过程中剪应力-剪切位移曲线大致经历线弹性变化阶段、破坏阶段和残余强度阶段;新老混凝土峰值剪应力随着界面倾角增大呈幂指数增大,随着法向应力增大呈线性增大;新老混凝土剪切破坏一般表现为剪胀-剪缩混合型;界面倾角和法向应力对剪切破坏裂纹扩展模式裂纹分布影响显著。     

自密实混凝土与老混凝土粘结强度的直剪试验研究

以自密实混凝土(SCC)作为新混凝土材料,进行了新老混凝土粘结强度的直剪试验研究,考察了混凝土强度、界面剂和抗剪钢筋对粘结抗剪性能的影响,并与普通混凝土(NC)进行比较。试验结果表明,自密实混凝土与老混凝土的粘结性能优于普通混凝土,用粉煤灰水泥净浆作界面剂,能提高粘结面的抗剪强度。新混凝土强度会影响新老混凝土的粘结性能。而在界面上植入抗剪钢筋后,能大幅度提高了新老混凝土的粘结抗剪强度。根据试验结果,提出了自密实新混凝土与老混凝土粘结抗剪强度的计算式,以供实际加固工程参考。     

新老混凝土粘结抗拉性能的试验研究

本文通过对近百块新老混凝土粘结抗拉试件的试验研究,考察了粘结面的处理方法、粗糙度、新混凝土的强度及其浇筑方式、试验方法对粘结抗拉性能的影响规律。为阐明粘结抗拉机理提供翔实的试验依据,并为混凝土修补工程提供参考。     

新旧混凝土粘结强度研究

基于新旧混凝土的粘结机理,通过对新旧混凝土不同处理方式的粘结面的抗拉强度和抗折强度的试验研究,对影响粘结强度的因素进行了方差分析。结果表明,高压水冲粘结面以及在新混凝土中掺入一定量的钢纤维,是提高粘结强度的有效方法;界面剂对粘结强度的影响较小。     

硫酸盐侵蚀对混凝土抗剪性能的影响

通过对受硫酸盐侵蚀不同时期的混凝土试件进行剪切试验和微观扫描,分析半浸泡条件下硫酸盐侵蚀对混凝土抗剪强度和破坏模式的影响机制,并与全浸泡条件进行对比。试验结果表明：硫酸盐侵蚀会导致混凝土抗剪强度出现经时退化现象;随着暴露时间的增长,混凝土抗剪强度组件中的黏结组件(黏聚力表征)和剪胀组件(剪胀率表征)均呈现逐渐降低的趋势,与全浸泡条件相比,半浸泡条件下的降幅较小,三种水灰比试件的残余剪胀率分别为0.237(0.38)、0.206(0.45)和0.182(0.52);摩擦组件(内摩擦角表征)在半浸泡条件下呈现非线性降低的变化规律,并没有出现全浸泡条件下的前期摩擦增强现象(2%～6%的内摩擦角增长),9个月时的内摩擦角降幅达24.9%(0.38)、32.8%(0.45)和52.3%(0.52);微观分析表明该现象与其微观侵蚀机理密切相关,与全浸泡条件不同,半浸泡条件下试件以物理结晶型损伤为主;不同的微观侵蚀机理导致试件在受剪力作用时的剪切面破坏模式存在显著差异,全浸泡条件下,侵蚀后试件剪切面的破坏模式以骨料翻滚、剥离和剪切面附近基质挤压滑移等形式为主,而半浸泡条件下,基质开裂和剪胀滑移等形式占据主导。     

织物增强混凝土与钢筋混凝土构件界面粘结性能试验研究

本试验共设计制作了45个试件,以老混凝土的界面处理方式和TRC加固层数为参量,研究了TRC与RC构件的界面粘结性能。试验使用双面剪切试验方法,试验结果表明,TRC加固层数的增加有利于改善其界面抗剪强度,且凿糙、植筋和沟槽等界面处理方法均能有效提高TRC与RC的粘结抗剪强度,其中凿糙对抗剪强度提高的贡献程度较大。试验表明,老混凝土界面最佳粗糙度为2～4 mm,最佳植筋率为0.33%左右。     

增强颗粒对混凝土斜面压剪破坏过程的影响

为提高新老混凝土黏结性能,提出了一种在自密实混凝土表面撒干石子替代混凝土表面凿毛的新工艺.将石子视为黏结面增强颗粒,利用岩石破裂过程分析系统(RFPA)软件,进行了不同黏结强度斜面压剪试件和黏结面含增强颗粒斜面压剪试件在单轴压缩荷载作用下破坏过程的数值模拟,并将自密实混凝土表面撒不同粒径干石子的斜面压剪试验结果与数值模拟结果进行对比.数值模拟分析了不同黏结强度斜面压剪试件的破坏模式以及主裂纹产生、扩展、贯通、次生裂纹产生等过程.结果表明:对强度等级高于C35的新老混凝土,当黏结面黏结强度小于30MPa时,斜面压剪强度取决于黏结面黏结强度,不同强度等级混凝土的斜面压剪强度相近;当黏结面黏结强度大于30MPa时,斜面压剪强度随混凝土强度等级增大而增大,最后稳定在混凝土轴心抗压强度附近.单增强颗粒的大小对试件弹性模量和斜面压剪强度影响较小,可以忽略;多增强颗粒的粒径越大,越有利于提高斜面压剪强度,且黏结面不再是最薄弱位置.实际试验结果与数值模拟结果吻合较好,当混凝土表面撒有粒径为5~20 mm石子时,其斜面压剪强度比表面凿毛试件提高107%.     

CFRP板加固高强混凝土梁试验研究

通过三点弯曲试验,并利用CCD相机及数字散斑分析技术研究了CFRP板裂缝扩展至破坏的全过程。结果表明:各因素对试件承载力的影响程度从大到小依次为CFRP板厚、加载速率、裂缝深度、混凝土强度;粘贴CFRP板的高强混凝土试件破坏是由混凝土剪切破坏引起的CFRP板粘贴胶层与混凝土之间的界面剥离破坏,其从裂缝开始扩展到完全破坏的时间明显长于未粘贴CFRP板的试件;黏结界面仍是外粘CFRP板加固高强混凝土构件的薄弱部位。