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.pdf
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1、第 3 7卷第 4期 2 0 1 1 年 8月 四川建筑科学研究 S i c h u a n B u i l d i n g S c i e n c e 55 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 苟 勇 , 肖保辉 , 张 勤。 , 支正东 ( 1 盐城工学院土木工程学院, 江苏 盐城2 2 4 0 0 1 ; 2 江苏大学土木工程系, 江苏 镇江2 1 2 0 1 3 ; 3 大连理工大学结构工程研究所, 辽宁 大连1 1 6 0 2 4 ) 摘要: 本试验共设计制作了4 5 个试件, 以老混凝土的界面处理方式和 T R C加固层数为参量, 研究了T R C与 R c构件的
2、界面 粘结性能。试验使用双面剪切试验方法 , 试验结果表明, T R C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 T R C与 R c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 I T ln l , 最佳植筋率为0 3 3 左右。 关键词 : 织物增强混凝土; 界面粘结; 抗剪强度 中图分类号: T U 3 7 5 文献标识码: A 文章编号 : 1 0 0 81 9 3 3 ( 2 0 1 1 ) 0 40 5 5 0 5 Ex p e r i me nt a l s t u d y
3、 o n i n t e r f a c e s b o n d b e h a v i o r o f t e x t i l e r e i n f o r c e d c o n c r e t e( TRC)wi t h RC c o mp o n e n t X U N Y o n g , XI A 0 B a o h u i , Z H AN G Q i n , Z H I Z h e n d o n g ( 1 S c h o o l o f C i v i l E n g i n e e r i n g , Y a n c h e n g I n s ti t u t e o
4、f T e c h n o l o g y , Y a n c h e n g 2 2 4 0 0 1 , C h i n a ; 2 D e p a r t m e n t o f C i v i l E n g i n e e r i n g , J i a n g s u U n i v e r s i t y , Z h e n j i a n g 2 1 2 0 1 3 , C h i n a ; 3 D al i a n U n i v e rs i ty o f T e c h n o l o gy, D al i a n 1 1 6 0 2 4 , C h i n a ) Ab
5、 s t r a c t : Th i s t e s t h a s d e s i g n e d a n d ma n u f a c t u r e d a t o t a l o f 4 5 s p e c i me n s ,t h e o l d c o n c r e t e i n t e rf a c e a p p r o a c h a n d T RC r e i n f o r c e me n t l a y e rs as t h e e x p e r i me n t al p a r a me t e r s , t o res e a r c h t h
6、 e i n t e rf a c e b o n din g p r o p e i e s o f T RC a n d RC c o mp o n e n t E x p e ri me n t u s i n g d o u b l e s i d e d s h e a r t e s t me t h o d, t h e res u l t s s h o w s t h a t w h i t t h e i n c r e a s e o f TR C r e i n f o r c e me n t l a y e rs t h e i n t e rf a c e s h
7、 e ar s t r e n g t h b e c o me w e l 1 T h e i n t e r f a c i a l t rea t me n t s u c h as rou g h s u r f a c e, reb a r - p l a n t i n g a n d g r o o v e c a n e ff e c t i v e l y i mp rov e s t r e n gth a d h e s i v e a n d s h e a ri n g s t ren g t h o f T R C w h i t R C c o mp o n e
8、n t , r o u g h s u rf a c e o f o l d c o n c r e t e c o n t r i b u t i o n h i g h e r o n t h e s h e a r s t ren g t h T e s t s s h o w e d t h a t t h e b e s t r o u g h n e s s o f o l d c o n c ret e i s 2-4 mm, t h e r a t e o f p l ant i n g r e i n f o r c e me n t i s a b o u t 0 3 3
9、Ke y wo r d s : t e x t i l e r e i n f o r c e d c o n c r e t e; i n t e ffa c i a l b o n d; s h e a r s t ren g t h 0 引 言 织物增强 混凝 土 ( T R C) 主要是指用 耐碱纤维 ( 如碳纤维、 芳纶纤维、 A R一 玻璃纤维)织物来增强 高性能细骨料混凝土( 砂浆) 的一种新型复合材料。 采用织物增强混凝土( T R C ) 加固钢筋混凝土结构是 目前加固领域一个新的课题 , 与现有加 固技术相 比, T R C复合材料加 固技术施工简便 、 适用 面广及有钢
10、材所无法 比拟的耐腐蚀性和可塑性。 在 T R C 用于结构的维修和加固中, 老混凝土与 加固层之间的良好粘结是保证加固效果的关键。国 收稿 日期 : 2 0 1 0 1 1 2 作者简介: 苟勇 ( 1 9 6 4一) , 男 , 江苏滨海人 , 教 授 , 主要从事新 型结 构材料及其应用技术研究。 E ma i l : x b h 6 6 0 0 1 6 3 c o rn 内外大量有关新 老混凝土界面粘结 的试 验研究 表 明, 新老混凝土粘结强度的影 响因素对界 面粘结强 度影响程度大小依次 为: 老混凝土表 面粗糙度 ( 或 界面处理方法) 、 界面剂或修补方位、 新混凝土种类 及配
11、比、 粘结龄期等- 】 引。T R C与 R C构件的粘结和 新老混凝土的界面粘结不尽相同, 且国内关于 T R C 与 R C的界面粘结性能研究相对较少 J , 本文作者 主要研 究 老混 凝 土界 面处 理 方法 对 老 混凝 土 和 T R C加固层粘结强 度的影响 , 对 凿糙 、 加植抗 剪钢 筋和沟槽式等四种不同的界面处理方式进行了试验 研究和分析。 1 试验概况 1 1 试验方法 国内外对界面抗剪强度的测试有众多的试验方 5 6 四川建筑科学研究 第 3 7卷 法, 如采用劈裂抗拉粘结试件法、 z形柱单剪面试 验 引、 斜剪试件、 缺口梁四点受力试验 和采用“ 8 ” 字试件法等
12、。由于本 文粘结试验新加层为 T R C薄 层 , 故选择双面剪切法 直接进行新加 固层与老混 凝土的双面剪切试验 , 试验如图 1 所示。 图 1 双面剪切试验示意 F i g 1 Di a g r a m o f d o u b l e - s i d e d s h e a r t e s t 参照图 1 , 双面剪切试验抗剪强度可按下式计 算 : 7 - : P m ( 1 ) 式中 为结合面抗剪强度( M P a ) ; P 为结合面抗 剪极限荷 载 ( N) ; A为新 老混凝 土结合 面面积 ( H u n ) , 本试验为双面剪切试验, 取 A=2 A 。, A 。 为 单侧新
13、老混凝土结合面面积 , 理论值为( 1 5 0 4 0 0 ) m m , 计算按实际面积取值。 1 2 试件设计 试验老混凝土部分采用钢筋混凝 土短柱 , 尺寸 为 1 5 0 m m 1 5 0 m m 4 0 0 m m, 配筋如图2 所示, 配 筋率 P=0 8 9 , 混凝 土保护层厚 度为 1 5 m m。混 凝土设计等级为 C 2 5 , 配合 比为: 水泥: 砂: 石: 水: 外 加剂 =1 : 1 7 7 : 3 4 4 : 0 4 6 : 0 O O 6 。采用江苏八菱海 螺水泥有限公司生产的 P 0 3 2 5普通硅酸盐水泥; 普通河砂; 粒径为 5 2 5 m m的碎石
14、( 经人工筛选而 得) 及普通的萘系减水剂浇筑 而成 , 其立方抗压强 度2 8 d 实测值为 2 8 3 M P a 。 图 2 短柱 配筋 F i g 2 Th e r e i n f o r c e me n t o f s h o r t - c o l u mn 本试验共设计了四组不 同的剪切界面试件 , 以 粗糙度 日、 植筋率 P、 人工沟槽 和织物网层数为参变 量, 每种界面粘结形式均有 2 3个剪切试验试件, 共4 5 个试件。试件编号及分组情况见表 1 。 表 1 试验试件分组及编号 Ta b l e 1 Th e g r o u p s a n d n u mb e r
15、i n g o f t h e s p e c i me n A组试件老混凝土表面粗糙度 日用灌砂平 均 深度来评定 , 取平 均深度 H=标 准砂 的总重量 ( 试件横截面积 A标准砂容重 P ) 。B组植筋所用 钢筋为 H P B 2 3 5钢筋 , f r =2 3 5 N ra m , 钢筋直径为 6 5 m m, 双面双排植筋, 所植抗剪筋深度为5 0 m m, 植筋的外露长度与加固层厚度相当, 约为2 0 m m, 但 不露于加 固层 外。c组沟槽 尺寸为 1 5 0 m m1 5 0 mT l x 3 0 m T l , 构 件每侧 凿两个人 工沟槽 , 定位好 以 后采用切割机
16、配合人工凿取 。 新老混凝土浇筑 的龄期差为一个月 , T R C层与 老混凝土之间界面剂使用水泥净浆, 老混凝土表面 处理完成后, 在试件两侧粘贴 T R C加固层。T R C由 碳纤维织物和高性能细骨料混凝土 ( 砂浆 ) 组成 , 其 中织物采用碳 玻纤维混编织物 , 网孔大小为 1 0 mm 1 0 m m。为改善织物与基 体间界面粘结 性能 , 同 时避免加固层中碳纤维织物因受力不均而出现单根 纤维断裂现象 , 在织物铺设前对其进行了浸 胶处理 ( 使用环氧树脂胶) 。细骨料混凝土设计等级及配 合比见表 2 , 其 6块立方体抗压试块 ( 7 0 7 m m 7 0 7 m m 7
17、0 7 m m) 2 8 d抗压强度平 均值 为 5 0 5 M P a , 符合有关规定 , 即混凝土结构加固时所用 的 混凝土强度等级 , 宜 比原结构 、 构件的设计混凝土强 度提高一级, 且不应低于 C 2 0 。 表2 T R C用细骨料混凝土质量配合比 Ta b l e 2 Co n c r e t e mi x t u r e p r o p o r t i o n s o f TRC 箜 塑 二 垒 M5 O l 1 3 6 O 3 4 O 0 1 6 注: J M P C A ( I) 为南京苏博特新材料有限公司生产的混凝土超塑 化剂 , 减水 能 力为 1 8 2 2 。试
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