纤维陶粒混凝土叠合构件力学性能试验研究

为研究结合面的处理方式以及不同叠浇时间间隔对聚丙烯腈纤维(PANF)陶粒混凝土与普通混凝土黏结性能的影响规律,通过制作Z型试件和立方体试件进行加载试验研究抗剪强度和抗拉强度力学性能。试验结果表明:露骨料水洗剂处理结合面较凿毛面处理法能够更加有效地提高结合面的粗糙度,增强2种混凝土的黏结性能;缩短叠浇时间间隔能够有效提高Z型试件抗剪强度和抗拉试件劈裂抗拉强度。     

预制TRC板与混凝土界面性能研究

研究了织物增强混凝土(textile reinforced concrete,TRC)板与混凝土构件在凿毛及射钉锚固下的界面粘结性能,考虑边缘距离、粘结层厚度、粘结层水胶比、是否凿毛以及不同混凝土强度等级等因素,建立了20种工况,完成了单面剪切试验。结果表明,设立粘结层以及对混凝土表面进行凿毛处理可以显著提高试件的抗剪承载力;试件的抗剪承载力随粘结层水泥基体水胶比的增大、粘结层厚度的减小呈增大趋势;随边缘距离的增大呈先增大后减小趋势;试件破坏形式基本为撬出以及剥离的混合破坏模式。     

织物增强磷酸镁水泥基混凝土薄板与老混凝土界面粘结性能试验研究北大核心CSCD

为了研究织物增强磷酸镁水泥基细骨料混凝土(TRC-M)薄板与老混凝土的界面粘结性能,制作了51个试件进行双面剪切试验,考察了人工凿糙、植筋、开槽等不同界面处理方式和不同老混凝土强度等级对界面粘结性能的影响。试验结果表明,对老混凝土进行凿糙、植筋、开槽处理,均可不同程度地提高TRC-M薄板加固试件的界面粘结性能,凿糙的效果优于开槽,开槽的效果优于植筋;试件的界面抗剪强度随粗糙度、开槽密度、植筋率的增加均呈先增后减趋势;随老混凝土强度等级增加,凿糙、植筋、开槽试件的界面抗剪强度均呈下降趋势;采用磷酸镁水泥作为加固层基体时试件的界面抗剪强度明显高于采用普通硅酸盐水泥作为基体时的。     

织物增强磷酸镁水泥基混凝土薄板与老混凝土界面粘结性能试验研究

为了研究织物增强磷酸镁水泥基细骨料混凝土(TRC-M)薄板与老混凝土的界面粘结性能,制作了51个试件进行双面剪切试验,考察了人工凿糙、植筋、开槽等不同界面处理方式和不同老混凝土强度等级对界面粘结性能的影响。试验结果表明,对老混凝土进行凿糙、植筋、开槽处理,均可不同程度地提高TRC-M薄板加固试件的界面粘结性能,凿糙的效果优于开槽,开槽的效果优于植筋;试件的界面抗剪强度随粗糙度、开槽密度、植筋率的增加均呈先增后减趋势;随老混凝土强度等级增加,凿糙、植筋、开槽试件的界面抗剪强度均呈下降趋势;采用磷酸镁水泥作为加固层基体时试件的界面抗剪强度明显高于采用普通硅酸盐水泥作为基体时的。     

界面处理对预制UHPC与现浇NC界面抗剪性能的影响

对未处理和经喷砂、凿毛、切槽界面处理后的预制超高性能混凝土（UHPC）与现浇普通混凝土（NC）组合试件进行双面剪切试验，记录加载过程中的剪切荷载与界面滑移，通过剪切荷载-界面滑移曲线分析不同界面处理方式对组合试件抗剪性能的影响.结果表明：界面处理显著提高了预制UHPC与现浇NC组合试件的界面抗剪性能；不同界面处理方式下组合试件的破坏模式主要分为3种；采用边长18 mm正方形钢丝网格凿毛处理的组合试件界面抗剪强度与抗剪刚度均最大，其界面抗剪强度为未处理界面试件的4.69倍；凿毛与切槽处理使组合试件拥有较好的界面抗剪性能，表现为延性破坏；界面粗糙度相近但界面处理方式不同的组合试件抗剪性能表现出明显差异；各组试件界面抗剪强度与抗剪刚度变化趋势大致相同.     

CTRC-受火损伤混凝土界面性能试验研究

设计了39个碳纤维编织网格增强混凝土(CTRC)与受火损伤混凝土的单面剪切试件(其中18个为常温混凝土对比试件),通过单面拉剪和单面推剪两种不同加载方式的剪切试验,研究了不同纤维层数(1层、2层、3层),不同界面黏结长度(50 mm、100 mm、150 mm、200 mm、250 mm)和不同混凝土表面处理情况(点凿、浅凿、深凿)对CTRC-受火损伤混凝土界面黏结性能的影响,得到不同工况下的CTRC-受火损伤混凝土试件界面的破坏形态以及黏结强度,并通过数字图像相关法(DIC法)研究了CTRC-受火损伤混凝土界面的位移变形情况,为TRC加固受火损伤混凝土构件受力性能分析提供理论依据。     

新旧混凝土结合面抗剪性能现场试验研究

以某实际工程为背景,通过与整浇混凝土试件进行比较,对凿毛、开槽、植筋三种不同结合面处理方法的新旧混凝土粘结试件进行了结合面抗剪性能的现场试验研究。描述了试验过程和现象。分析了各种结合面处理方法下新旧混凝土之间的结合程度,提出了切槽和植筋对结合面抗剪强度提高的经验公式。最后,对如何保证新旧混凝土结合面的抗剪强度提出的意见,可供工程实践参考。     

PVA纤维增强普通混凝土复合梁弯曲性能试验研究

为研究混凝土强度、复合梁黏结面处理方法和PVA纤维水泥基复合材料层厚度对PVA增强混凝土复合梁弯曲性能的影响,对十二组100 mm×100 mm×400 mm的复合梁试件进行了四点弯曲试验,分析了试件破坏过程和弯曲性能。结果表明,与基体强度C30的普通混凝土梁相比,随着PVA纤维水泥基复合材料层厚度的增加,复合梁的极限荷载提高了26.7%～48.4%;与基体强度C40的普通梁相比,随着PVA纤维混凝土层厚度的增加,复合梁的极限荷载提高了15.7%～46.6%;随着基体混凝土强度等级的提高,复合梁的极限承载力得到明显提升;复合梁黏结面进行凿毛处理对其极限荷载有所提高。     

砂岩拉剪强度和破裂特征试验研究及数值模拟

岩石高边坡和地下工程开挖等易诱发岩体拉剪破坏灾害。设计一种可在伺服控制压剪试验机上使用的岩石拉剪装置,该装置可保证荷载和位移控制精度,利用其开展砂岩单轴拉伸、拉剪和压剪试验。砂岩拉剪强度包络呈非线性,在全法向应力区的强度包络可用Hoek-Brown准则描述。针对常规PFC平行黏结Mohr-Coulomb强度准则无法有效模拟岩石非线性强度包络,基于砂岩试验结果建立平行黏结Hoek-Brown强度准则并通过简单转换方法编入PFC程序,方便有效地模拟砂岩拉剪强度和破裂特征及细观力学机制。拉剪情况下破裂面裂纹相对较细,更具张性,而压剪情况下微裂纹数量相对较多,损伤更强烈。随着法向应力sn增加,破裂面张性减弱而剪性增强,但因剪切膨胀原因,较小法向应力的压剪情况下破裂面仍以拉剪裂纹为主。根据数值模拟结果,可将拉剪和压剪应力状态下岩石的损伤演化过程大致分为弹性变形、稳定破裂发展、不稳定破裂发展和整体破裂4个阶段。sn较大时弹性变形阶段和不稳定破裂发展阶段相对较长,峰前塑性变形较多,拉剪情况下更具弹脆性。     

气泡膜成型的预制混凝土构件结合面受剪性能

“等同现浇”装配式混凝土结构通过后浇混凝土将预制混凝土构件连接形成整体,预制构件与后浇混凝土之间的结合面往往需要通过各种工艺形成粗糙面,以保证新、老混凝土的黏结性能。提出一种采用气泡膜成型的预制构件结合面做法,并通过试验研究其受剪性能。试件按双剪试验设计,考虑混凝土强度等级、结合面连接钢筋配置等参数的变化,主要从承载力及延性方面与整体浇筑试件进行对比。试验及分析结果表明,气泡膜成型试件受剪承载力满足设计要求,为整体浇筑试件受剪承载力的71%～93%,延性两者则基本相当;混凝土强度等级的提高可增强试件受剪承载力,连接钢筋可有效改善试件受剪承载力并显著提高延性,由于整浇试件偏弯剪受力状态,导致连接钢筋对整浇试件受剪性能的改善作用较气泡膜成型试件更为明显;在连接钢筋配筋率基本相当的前提下,建议采用直径较小、间距较密的钢筋配置方案。     

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。     

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。     

Shear behavior of partially encased steel-concrete composite specimens under tension

为了研究型钢与部分外包混凝土的在拉力作用下的纵向剪力传递性能,对6个部分外包钢-混凝土组合构件进行了轴拉试验,对其破坏形态和荷载-滑移曲线进行了分析。试验中主要考虑了型钢与腹部混凝土的黏结长度、混凝土强度、栓钉连接件数量等影响因素。研究结果表明：部分外包钢-混凝土组合构件破坏形态主要表现为黏结破坏、混凝土压碎和栓钉剪断;轴拉试验和推出试验中无栓钉连接的部分外包型钢混凝土组合构件的黏结力均随着型钢与混凝土间的黏结长度的增加而增大;对于无栓钉和有栓钉组试件,轴拉试验和推出试验中型钢与混凝土间的受剪承载力均随着混凝土抗拉强度的增加而增大,且近似成线性关系;部分外包钢-混凝土组合构件的受剪承载力随栓钉数量的增加而增大;相较无栓钉组试件,采用2根栓钉连接和4根栓钉连接的轴拉试件,其受剪承载力分别可提高近100%和250%。     

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。     

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     

纤维格栅对新/旧水泥混凝土黏结性能的影响

为了研究纤维格栅类型、旧水泥混凝土与纤维格栅表面处理状况、粗集料最大粒径对新/旧水泥混凝土黏结劈拉强度的影响,对10组150mm×150mm×150mm的新/旧水泥混凝土黏结立方体试块进行劈拉试验.分析了试件的劈拉破坏过程,探讨了纤维格栅与新/旧水泥混凝土的黏结机理.结果表明:采用网格尺寸为5mm的玄武岩纤维格栅时新/旧水泥混凝土的黏结劈拉强度最大,旧水泥混凝土与纤维格栅表面处理状况对新/旧水泥混凝土黏结劈拉强度有较大的影响,而粗集料最大粒径对新/旧水泥混凝土黏结劈拉强度影响较小.     

Influence of added concrete compressive strength on adhesion to an existing concrete substrate

An experimental study was performed to evaluate the bond strength between two concrete layers of different ages, considering different mixtures of added concrete, with different strengths. The specimens first had the roughness of the substrate surface increased by sand blasting. Later, the new concrete was added. Afterwards, slant shear tests were performed to quantify the bond strength in shear. These tests indicated that increasing the compressive strength of the added concrete relative to the compressive strength of the substrate concrete improves the bond strength and changes the rupture mode from adhesive to monolithic. A finite element analysis showed that, increasing the difference between the compressive strengths of the added concrete and the substrate concrete, higher values of normal stress are present in the interface, for the same level of shear stress. The study presented in this paper reveals that the added concrete, normally with higher compressive strength than the substrate concrete, may possibly have an influence on concrete-to-concrete bond strength. Therefore, design of shear at the interface between concrete cast at different ages, according to Eurocode 2, could be improved, since here only the lowest strength concrete is considered.     

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。     

Correlation between concrete-to-concrete bond strength and the roughness of the substrate surface

Previous studies proved that the bond strength between two concrete layers is highly influenced by the roughness of the substrate surface. In this paper, the authors describe a subsequent study, conducted to investigate the possibility of quantifying the roughness of the substrate surface and correlate this with the corresponding interface bond strength. Specimens with the substrate surface prepared with different roughening techniques were considered. The roughness profile of the substrate surface was obtained with digital image processing. Several roughness parameters were assessed based on this profile and were correlated with the corresponding bond strength, both in shear and in tension, measured with slant shear and pull-off tests, respectively.