新型聚合物水泥胶浆界面剂粘结性能及作用机理研究

采用新型聚合物水泥胶浆作为界面剂以提高新旧混凝土之间的粘结性能,通过拉拔粘结强度与劈裂抗拉粘结强度实验对5种不同类型的聚合物水泥胶浆界面剂的粘结性能进行了测试,并利用扫描电镜(SEM)分析研究了丁苯聚合物水泥胶浆的界面增强机理。实验结果表明,5种聚合物乳液中,丁苯聚合物水泥胶浆具有较好的拉拔粘结性能,当优选m(水泥)∶m(DB-1乳液)=3∶2时,其7d、28d拉拔粘结强度分别达到1.83MPa、2.41MPa,相比水泥净浆空白样分别提高了144%、96%;在劈裂抗拉粘结强度方面,水平方向浇筑时劈裂抗拉粘结强度相对较高,当聚合物水泥胶浆的优选m(水泥)∶m(DB-1乳液)=3∶2,水平浇筑时其28d劈拉粘结强度达到2.96MPa,明显高于不掺界面剂的试样以及掺加其它配比界面剂的混凝土试样;经过微观测试分析,丁苯DB-1聚合物水泥砂浆内部界面过渡区(ITZ)相比空白样明显致密,表明丁苯聚合物的加入有效填充了水泥基材料内部的宏观与微观缺陷,提高了界面过渡区的密实程度。     

地聚物基透水混凝土的制备与性能

透水混凝土因具有透水透气、吸声减噪等功能而被广泛研究和关注。然而,其普遍存在孔隙结构,造成受力不均,使得透水混凝土只能用于低荷载的路面。为了提高透水混凝土的强度和耐久性,本研究将地聚物作为透水混凝土的胶凝材料,并采用正交试验研究了最佳配比,分析了孔隙率、骨料粒径、激固比、矿渣掺量、水玻璃模数对其性能的影响。以抗压强度、劈裂抗拉强度、透水系数、抗冻性为指标,拟合分析了孔隙率与透水系数、透水系数与抗压强度、孔隙率与抗劈裂强度之间的关系。结果表明:目标孔隙率15%、激固比60%、骨料粒径2～5 mm、水玻璃模数1. 4、矿渣掺量20%为最优配比,所得地聚物透水混凝土的28 d抗压强度为33 MPa,抗劈裂强度为2. 4 MPa,透水系数为8. 4 mm/s,抗冻性能达标。     

基于再生粗骨料裹浆厚度的含砂透水混凝土配合比设计方法

研究了不同水胶比下外加剂掺量对胶凝材料净浆流动度的影响,以及净浆流动度、中砂/净浆质量比双因素耦合作用下再生粗骨料裹覆砂浆厚度的变化规律;建立了胶凝材料净浆流动度与外加剂掺量,再生粗骨料裹覆砂浆厚度与净浆流动度、中砂/净浆质量比两个数学关联模型,并将两个数学关联模型应用到透水混凝土配合比设计中.结果表明,再生粗骨料裹覆砂浆厚度随砂浆流动度减小而增大,且骨料粒径愈大,其裹覆厚度愈大.采用再生骨料RCA-9.5配制含砂透水混凝土,其砂浆浆体稳定包裹再生粗骨料,无漏浆封底、露骨散架等问题;混凝土试件28 d抗压强度为14.1～17.1 MPa,28 d抗折强度为2.0～2.7 MPa,透水系数大于6 mm·s-1,抗冻性和耐磨性良好.     

高强抗冻透水混凝土的配合比设计与性能评估

透水混凝土是建设海绵城市的关键材料。目前普通透水混凝土强度低，抗冻性能差，使其难以在机动车道和有抗冻需求的道路工程中应用。本工作基于颗粒堆积模型研制了抗压强度超过160 MPa的超高强胶凝基质，其具有较强的成膜能力，且稳定膜厚度(SPFT)随流动度的减小和骨料粒径的增大而增加。本工作还建立了SPFT与流动度的关系，进而提出了高强抗冻透水混凝土(HSFRPC)配合比设计方法。利用该方法设计并制备出抗压强度大于50 MPa、弯曲强度大于7.5 MPa、透水系数大于4 mm/s、抗冻等级达F300的HSFRPC。本试验分析了骨料粒径和孔隙率对HSFRPC工程性能(力学性能、透水性能和抗冻性能)的影响规律。基于雷达图的性能评估结果表明：骨料粒径为2.36～4.75 mm、设计孔隙率为20%的HSFRPC工程性能优越且各项性能均衡，可供寒区道路工程参考。     

钢纤维埋深与类型影响钢纤维-UHPC基体界面粘结性能的试验研究

为研究钢纤维-超高性能混凝土(UHPC)基体界面粘结性能的影响因素，进一步阐明不同纤维类型、埋深下双根钢纤维、UHPC基体粘结性能及界面破坏形式，本工作通过双丝拉拔试验对不同埋深的高强钢纤维在UHPC基体中的拔出行为进行研究，以了解纤维的拉拔性能和UHPC的界面粘结性能。纤维拉拔试验以纤维类型及埋深为变量，对两根钢纤维在不同纤维埋深下的评价参数进行了表征和分析，并观察了纤维拔出后的微观形貌和UHPC基体的隧洞形貌。试验结果表明：端钩型纤维的拉拔性能优于直圆型纤维；利用SEM观察到拔出的直圆型纤维表面粘附有絮状或簇状的微小UHPC基体颗粒，并有不同程度的擦伤或长而宽的刮痕，在UHPC基体隧洞中发现了微裂纹，且在纤维拉拔过程中拔出口附近的基体会发生剥落。同时，钢纤维的拉拔性能与纤维埋深有关，但埋深对端钩型纤维影响更大，拉拔荷载峰值达到402.66 MPa,材料的强度利用率为94.9%;纤维的破坏模式也与纤维类型有关，端钩型纤维比直圆型纤维更易发生断裂。本研究可为进一步改善钢纤维增强超高性能混凝土的力学性能提供参考。     

地聚合物混凝土抗冻性影响因素

通过调整地聚合物的氧化物SiO2/Al2 O3、Na2 O/Al2 O3和H2 O/Na2 O的物质的量比,利用碱激发偏高岭土制备不同强度等级的地聚合物混凝土.同时,用相同强度等级的普通硅酸盐水泥(OPC)混凝土作对比,评价地聚合物混凝土的抗冻性.结果表明:随着n(Na2O)/n(Al2O3)和n(H2 O)/n(Na2 O)增大,地聚合物混凝土的抗冻性降低;当n(SiO2)/n(Al2 O3)=3.3时,地聚合物混凝土的抗冻性最佳,冻融循环次数可达200.当地聚合物混凝土达到冻融极限时,相对动弹性模量损失较小,说明其冻融破坏的主要形式是表面脱落,而其内部结构破坏速率较OPC混凝土更慢.当抗压强度为30～50 MPa时,地聚合物混凝土抗冻性略优于OPC混凝土的抗冻性;但抗压强度在50～70 MPa时,OPC混凝土抗冻性远优于地聚合物混凝土抗冻性.此外,地聚合物混凝土具有较高水饱和系数,值均在0.85～0.95,说明地聚合物混凝土孔结构以开口孔为主.     

重组竹-混凝土界面粘结-滑移本构模型

为研究胶粘剂连接的重组竹-混凝土界面粘结性能及构建粘结-滑移本构模型,对44个重组竹-混凝土粘结试件进行单剪试验,并考虑了粘结长度、重组竹粘结宽度与厚度、混凝土强度及胶层厚度等因素对粘结性能的影响。研究结果表明：在不同影响因素下,试件破坏模式基本相同,均为混凝土表面发生剥离破坏,粘结界面间裂缝从加载端产生并向自由端发展,破坏过程分为弹性阶段、软化阶段和脱粘平台阶段;界面峰值剪应力随重组竹厚度、混凝土强度、胶层厚度增加而增大,随粘结宽度增加而减小。根据试验粘结-滑移曲线,建立了重组竹-混凝土界面粘结-滑移本构模型,与实验结果进行对比,该模型能较好地反映重组竹-混凝土界面剪应力与滑移量间的关系。     

高性能环氧树脂透水混凝土的制备及其性能研究

以不同质量分数(0,1%,2%,3%)的水性环氧树脂为改性剂,制备了高性能环氧树脂透水混凝土,研究了环氧树脂掺杂量对透水混凝土力学性能、透水性能、抗冻性能和微观形貌的影响。结果表明,适量的环氧树脂掺入透水混凝土后,可以增加骨料与砂浆之间的粘度,并提高其结合强度,从而提高了改性透水混凝的力学性能、透水性能和抗冻性能;随着环氧树脂掺杂量的增加,改性透水混凝土的抗压强度和抗折强度先增大后减小,透水系数和质量损失率先减小后轻微增大;当环氧树脂的掺杂量为2%(质量分数)时,28 d的抗压强度和抗折强度达到最大值,分别为13.17和1.26 MPa,透水系数和质量损失率(60次冻融循环下)达到了最小值,分别为4.84 mm/s和0.3233%;环氧树脂的掺杂提高了透水混凝土的结构致密性,当环氧树脂的掺杂量为2%(质量分数)时,改性透水混凝土的结构致密性最高,微裂纹较少,抗冻性能最佳。     

内嵌CFRP筋加固宽缺口混凝土梁内力解析与试验研究

针对内嵌碳纤维增强塑料筋加固宽缺口混凝土梁体系,对碳纤维增强塑料筋、胶粘剂及混凝土三种介质两个界面的内力进行了力学解析分析,分析研究表明:剪应力是碳纤维增强塑料筋-胶粘剂-混凝土界面的粘结应力的主体,由内嵌加固宽缺口梁破坏试验可直接获取界面的剥离承载力;碳纤维增强塑料筋的受力相当于外表受到剪应力和正应力的圆柱体,剪应力靠胶结力提供,筋表面的平均剪应力可以通过宽缺口处外露部分的应变片实测得到,且与试验结果吻合较好,筋表面正应力的作用可以忽略;碳纤维筋横截面上的正应力在筋的长度方向成幂指数分布,沿筋截面径向分布不均匀,这导致其横截面中心的变形滞后于筋边缘的变形;槽内胶凝固后的内聚体是一个断面内圆外方的柱体,可以假定为是近似的厚壁圆筒,胶内聚体内的切向和径向应力对胶内聚体的剪切变形几乎没有影响;界面剥离破坏在比邻界面的混凝土中发生,因此混凝土强度将显著影响界面粘结性能与剥离承载力。     

超高性能混凝土-既有普通混凝土界面粘结性能研究综述

超高性能混凝土(Ultra-high performance concrete, UHPC)具有优异的力学性能和耐久性，被广泛应用于组合构件及结构加固中，其中，UHPC与既有普通混凝土(Existing normal concrete, NC)之间的界面粘结性能至关重要。本文综述了国内外UHPC-NC的界面粘结性能的试验方法及界面抗剪强度计算公式、影响因素与界面耐久性能的研究进展，指出了测试方法存在的不足，探究了不同规范的界面抗剪强度计算式对UHPC-NC的适用性，总结了不同因素对UHPC-NC界面粘结性能的影响，包括纤维、界面粗糙度、界面含水率、界面剂、既有混凝土强度、胶凝材料和养护制度等，阐述了其界面特性的增强机理，探讨了耐久性的现阶段研究。UHPC-NC具有优异的界面粘结强度，其中，合适的养护制度与纤维能够减少UHPC的收缩，增强材料之间相容性；界面粗糙度与既有混凝土强度的增加可以有效避免界面破坏；界面剂、胶凝材料及适当的界面含水率可以改善过渡区；UHPC-NC界面具有较好的抗渗透性能和抗冻融性能。     

苯丙乳液与聚丙烯酸酯乳液对透水混凝土性能影响的试验研究

聚合物乳液可改善浆体新拌状态，提高透水混凝土强度，本工作采用苯丙乳液(SAE)、聚丙烯酸酯乳液(PAE)对透水混凝土进行改性，研究两者对透水混凝土浆体流变性能、力学性能和透水性能的影响。结果表明，掺入SAE会降低浆体塑性黏度，对新拌浆体流动度影响不显著，透水混凝土抗压强度随着其掺量的增加先提高后降低，聚灰比为1.5%时，浆体的28 d抗压强度相比于对照组R-0提高了8.2%,透水混凝土28 d抗压强度最高为35.5 MPa,相比对照组高了4.1%;掺入PAE会提高浆体的塑性黏度，新拌浆体流动度逐渐减小，透水混凝土抗压强度先提高后降低，透水系数降低，PAE聚灰比为6%时，浆体28 d抗压强度相比于对照组R-0提高了9.6%,透水混凝土28 d强度达到36.8 MPa,相比于对照组R-0提高了7.9%,透水系数达到2.47 mm/s。     

免蒸养超高性能混凝土-既有混凝土界面粘结性能试验研究

免蒸养超高性能混凝土(Ultra-high performance concrete, UHPC)在常温养护下具有超高强、超耐久等优异性能，其与普通混凝土(Normal concrete, NC)界面的粘结性能是保证免蒸养UHPC加固NC结构获得良好性能的重要因素。为研究免蒸养UHPC-NC界面粘结性能，设计直剪试验，分析免蒸养UHPC龄期、NC强度、NC表面处理方式和界面粘结剂对界面粘结性能的影响，提出了免蒸养UHPC-NC界面粘结-滑移本构模型，并给出相关刚度系数建议值。结果表明：免蒸养UHPC-NC试件界面破坏模式主要分为粘结界面破坏、粘结界面和NC破坏、NC破坏及NC和UHPC破坏；刻槽组较凿毛组试件具有明显的开裂阶段，表现出一定的延性且具有更高的粘结强度，最大提高量为183.7%;界面使用SiKa 32LP结构胶时，其粘结强度为4.91 MPa,是其他界面粘结剂试件粘结强度的两倍以上。因此，当采用免蒸养UHPC加固NC构件时建议NC表面刻槽和采用SiKa 32LP结构胶。     

粘土砖再生骨料开发保水性透水混凝土的强度分析

废弃粘土砖具有良好的吸水、保水能力,用粘土砖开发的透水混凝土具有一定吸水、保水性能。由于粘土砖的抗压强度低,吸水后抗冻融性能亦差,因此,对不同砖骨料掺量下的透水混凝土作对比试验,研究表明,透水混凝土的抗压强度和抗冻融性能随粗骨料掺量增加而减小,在制备透水混凝土时应充分考虑砖骨料对抗压强度和抗冻性的不利影响。     

CFRP筋与海水海砂混凝土粘结性能试验与机制分析

通过碳纤维增强树脂复合材料(CFRP)筋与海水海砂混凝土的中心及偏心拉拔试验,对比了CFRP筋在不同条件下拔出时的粘结应力及滑移值大小,得到完整的CFRP筋/海水海砂混凝土粘结-滑移曲线,同时分析了CFRP筋在混凝土中发生滑移时会产生的若干破坏模式,在此基础上对粘结-滑移曲线不同受力阶段特点进行了分析。同时,采用正交试验的方式,获得了不同因素对CFRP筋/混凝土粘结强度的影响程度。试验表明,CFRP筋/混凝土粘结力中摩擦力的占比较大,且粘结强度最主要的影响因素是混凝土的强度等级。除了传统拉拔试验中会出现的受力筋拉出破坏和混凝土劈裂破坏外,CFRP筋还会由于自身的外形、工艺及力学性能的影响,发生自身破坏。对不同破坏模式、受力筋外形的三种CFRP筋/海水海砂混凝土粘结-滑移曲线,采用多种理论表达式进行对比,最终得到不同条件下CFRP/海水海砂混凝土的粘结-滑移本构关系表达式。     

钢纤维增韧微膨胀钢管混凝土界面粘结性能研究

进行了30根钢纤维微膨胀钢管混凝土试件推出试验,系统研究了核心混凝土与管壁的界面粘结性能,阐述了推出试验过程中试件界面粘结破坏特征,并对界面粘结性能的影响因素进行了分析。结果表明,钢纤维微膨胀钢管混凝土界面粘结强度较普通钢管混凝土明显提高。径厚比和含钢率是钢纤维微膨胀钢管混凝土界面粘结强度的主要影响因素。钢纤维的掺加导致微膨胀钢管混凝土界面粘结性能降低,其体积掺量建议不宜超过0.75%。含钢率达到22%时,钢纤维掺量与界面长度对界面粘结性能影响不明显。     

硅钙板-泡沫混凝土界面粘结性能研究

采用直接浇注成型的方式制备了硅钙板-泡沫混凝土复合墙板,对其界面粘结性能进行研究。探讨了硅钙板处理工艺和不同添加剂对复合板界面粘结性能的影响。结果表明,随着乳胶粉的掺量的增加,复合板的粘结强度增大;湿、干、干+胶、干+胶+凹四种处理方式的硅钙板,其复合板粘结强度大小为干+胶+凹干+胶干湿;硅钙板相对含水率在0~50%时,复合板粘结强度不低于200kPa;掺入增稠剂对复合板粘结强度没有不利影响,但可以降低其塌模程度,掺入速凝剂降低了其粘结强度。从复合板的粘结性能、泡沫混凝土浇注稳定性和生产成本综合考虑,乳胶粉掺量为1%、掺入少量增稠剂、硅钙板相对含水率为50%,可以制备出粘结强度较高、且不产生塌模的复合板。     

浅谈砼冻融性破坏机理和抗冻措施

混凝土在饱水状态下冻融循环产生的破坏作用称为冻融破坏。水在混凝土毛细}L中结冰造成冻胀开裂使混凝土弹性模量、抗压强度、抗拉强度等力学性能严重下降,危害结构物的安全。一般混凝土的冻融破坏,在其表面都可以看到裂缝和剥落。本文从混凝土的相关变化以及冻融破坏产生的原因出发,分析了影响混凝土抗冻性能的种种因素,以及改善混凝土抗冻性的措施。     

盐碱和冻融环境下GFRP筋/ECC材料粘结滑移模型

粘结滑移本构模型可以反映两种材料界面协同工作的性能，国内外对于玻璃纤维增强树脂复合材料(GFRP)筋/普通混凝土的粘结滑移研究较多，对GFRP筋与工程用水泥基复合材料(ECC)的研究较少，尤其是盐碱或冻融环境下。共制作了66个GFRP筋/混凝土拉拔试件，对比了普通环境、盐碱和冻融循环条件下，GFRP筋表面形式、基体类型和混凝土强度等因素变化时，试件的破坏形式、粘结机制及粘结滑移曲线的差异。研究结果表明：带肋GFRP筋/ECC试件主要发生拔出且带缝破坏；冻融循环后的带肋GFRP筋/普通混凝土试件由劈裂破坏变为拔出且带缝破坏；冻融循环使试件的粘结滑移曲线斜率变小；发生拔出破坏和拔出且带缝破坏的试件残余段曲线呈波浪式衰减，且残余应力峰值之间的滑移量约为一个肋间距。与现有粘结滑移模型进行拟合，根据拟合结果和GFRP筋/ECC材料在3种环境下实际粘结滑移特点，提出了包含参数A、B、α的粘结滑移曲线模型，与试验结果拟合相关系数R²均在0.9以上，得到参数A、B、α的取值分别集中在-0.6～0.2，-0.1～0.1和-0.6～-0.3之间。并根据不同学者的试验结果进一步验证了建...     

再生混凝土与钢筋粘结滑移性能的试验研究及力学分析

良好的粘结性能是确保再生混凝土与钢筋能够共同工作的前提条件。通过120个试件的拉拔试验,并结合非平衡态热力学与损伤力学的相关理论分析再生混凝土与钢筋间的粘结滑移性能。提出三段式的粘结滑移本构模型,对比表明该模型对实测粘结滑移曲线具有较好的模拟效果。分析了粘结破坏过程中的能量守恒与能量耗散特性,给出了耗散能与弹性变形能代表值的计算公式,探讨了初始弹性变形能与极限弹性变形能的关系,并基于本构破坏能,对影响粘结性能的因素进行了分析。提出相对损伤变量的概念,定义了界面相对损伤变量,推导出相对损伤滑移方程,分析了界面初始损伤、界面损伤发展阶段以及界面损伤的发展速度。研究结果可为推广应用钢筋再生混凝土结构提供基础研究资料。     

GFRP筋的拉伸性能劣化对其与海水海砂混凝土粘结性能的影响

研究了玻璃纤维增强树脂基复合材料(Glass fiber reinforced polymer,GFRP)筋的拉伸性能劣化对其与海水海砂混凝土(Seawater sea-sand concrete,SSC)粘结性能的影响。采用10 mm直径的GFRP筋,测试了3种不同温度下模拟SSC孔溶液中GFRP筋的拉伸强度随其浸泡时间的变化规律;并通过拉拔试验测试了经上述劣化后GFRP筋和SSC界面的粘结性能,分析了界面的破坏形态、粘结-滑移曲线特征及粘结强度的变化规律。试验结果表明：随着模拟SSC孔溶液中浸泡时间的增加,GFRP筋的拉伸强度逐渐降低。与未经浸泡的GFRP筋相比,在23℃、40℃和60℃下浸泡3个月后的GFRP筋的拉伸强度分别降低25%、29%和48%。GFRP筋的拉伸性能劣化会导致其与SSC界面的粘结强度下降。与未经浸泡的GFRP筋相比,在23℃、40℃和60℃下浸泡3个月后的GFRP筋与SSC的界面强度分别下降了8%、19%和38%。