有机纤维与聚合物对水泥混凝土层问黏结性能影响研究.pdf
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1、2 0 1 5 年 第 1期 (总 第 3 0 3期 ) N u mb e r 1 i n 2 0 1 5 ( T o t a l N o 3 0 3 ) 混 凝 土 Co n c r e t c 原材料及 辅助物料 M ATE RI AI AND AD NI CLE d o i : 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 2 - 3 5 5 0 2 0 1 5 0 1 0 2 3 有机纤维与聚合物对水泥混凝土层间 黏结性能影响研究 徐方。 袁宗征。刘苗。 李睿哲 , 陈建平 ( 中国地质大学( 武汉) 工程学院 土木工程系,湖北 武汉 4 3 0 0 7 4 ) 摘要 : 水
2、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 D B一 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: D B一 1 乳液 = 3 : 2 时
3、, 新老混凝土可得到较好的 层间黏结性能。 关键词 : 水泥混凝土; 层间黏结强度 ; 有机纤维 ; 聚合物 ; 界面剂 中图分类号: T U 5 2 8 0 4 1 文献标志码: A 文章编号: 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 5 ) 0 1 0 0 9 0 0 4 I n fl u e n c e o f o r g a n i c fi b e r a n d p o l y me r l a t e x o n t h e i n t e r l a y e r b o n d i ng p e r f o r ma n ce o f c e me n t c on c
4、 r e t e XUF ang YU A J VZ o n g z h e n g L Mi a o,L IRu i z h eC HE N J i a n p i n g ( F a c u l t y o f E n g i n e e r i n g , C h i n a U n i v e m i ty o f G e o s c i e n c e s , Wu h a n 4 3 0 0 7 4 , C h i n a ) Abs t r ac t : Ad d i ng o r ga n i c fib e r and p o l y me r i n t o c e me
5、n t c o nc r e t e i s us e d t o i nc r e a s e t h e i n t e r l a ye r b o n d i ng p e rfo r ma n c e Th e i mp a c t o f o r g a n i c fi be r an d p o l y me r o n t he i n t e r l a y e r bo n d i n g pe rfo r man c e wa s s t udie d by s h e a r s tr e ng t h an d tens i l e s t r e n g th t
6、es t Th e mi x d e s i g n o f the i n t e rfa c e a g e n t wa s o pti mi z e d t h r o u g h the t e n s i l e b e nd i n g tes t s o f di f f e r e n t fibe r and po l yme r d o s a g e Th e i mp a c t o f c a s tin g me t h o d s an d i n t e rfa c e a ge n t mi x wa s s tudied t h r o u g h tes
7、 t s Th e t e s t r e s ul t s s h o w tha t a d d i n g or g a n i c fibe r a n d p o l yme r int o c e me n t c o n c rete c o u l d s i g n i fi c a n tl y i n c r e a s e the i n terl a y e r b 0 n d s t r e n g t h T h e i n t e rfa c e a g e n t o f S BR ( s t y r e n eb u t a d i e n e mb b e
8、 r )l a t e x mo d i fi e d c e me n t p a s te h a s b e t t e r t e n s i l e bo n d i n g p r o p e r t i e s W h e n the r a tio o f c e me n t t o DB l l a tex i s 3: 2 i t wi l l e f f e c t i v e l y i n c r e a s e the int e r l a y e r b o n ding p e rfo r ma n c e o f c e me n t c o n c r
9、e te Ke y wor ds: c e me n t c o n c r e te; i n ter l a y e r b o n d ing s tre n g t h; o r g a n i c fib e r; po l y me r ; i nt e rfa c e a g e nt 0 引言 从水 泥混凝 土 的使用 现状来 看 , 很 多早期水 泥混凝 土路面已接近或者 超过计 划年 限 , 交通 量 的发展导 致水 泥路面所 承受 的载 荷持 续增 长 , 路 面破 坏 严重 , 大 大 的 降低了公路 的运 输功能 和车辆 的行驶安 全。 许 多道路 面I 临 着艰 巨
10、的大 修改建 任务 , 其 中水 泥混凝 土罩 面层 的 加铺成为路 面大 修改 建 的最 重要 方式 。 如 图 1所 示 , 当 罩面层与下面层 之间有 较强黏 结 时 , 二者形 成一 个整 体 共同承受荷载, 当中性轴出现下移时, 罩面层底部 的拉 应力减小 , 这样可 以使罩 面层厚 度减 小 的同时将 上面层 所承受的荷载有效转移至下面层, 这样就能够合理利用 下面层所具有 的的结构 强度 ; 如果层 间接 触转变 为滑 动 或者半 滑 动 状 态 , 将 会 在 罩 面层 的底 部 引起 显 著 的拉 应力 , 同时 由于荷 载与水 的损 害等共 同作 用下从 而 引整 收稿 日
11、期 : 2 0 1 4 0 7 1 7 基金 项 目 : 国家 自然科学基 金( 5 1 3 0 8 5 1 8 ) 90 体路面结构 的破 坏。 因此对水 泥混凝 土下面层 与水泥 混 凝土罩面层层 间黏结 性能 的研 究尤 为重要 。 近年来 国 内 外许多学者对水泥混凝土上面层 与下 面层之间 的黏结 性 能进行 了更 深入 的研 究。 大量试 验 研究 表 明 , 影 响水 泥 混凝土上面 层下 面层 层 间黏 结性 能 的 因素为 老混 凝 土 表面粗糙度 、 界面剂 、 旧水泥混凝土路面 的强度、 混凝土龄 期等 。 在本研究 中, 主要研究从分别两个方面来改善新 旧混 凝土层间的
12、界面黏结 , 首先分析 了有机纤维与聚合物对水 泥混凝土罩面层增强改性以提高层间界面黏结能力的可 行性, 然后通过拉拔黏结试验以及劈裂抗拉试验来探讨关 于聚合物水泥胶浆界面剂如何影响界面黏结性能的问题 , 本研究对于新旧混凝土层间黏结性能的提高有显著作用, 能够在实际使用过程中起到良好的参考作用和现实指导 意 义 7 l 4 天数 d 图2 新老混凝土层间黏结劈拉强度 强度 的影响。 通过分析试验结果 , 认为使用 以丁苯 乳液改 性水泥砂浆作为界面剂在提高新老混凝土层间剪切强度 方面明显 比用丙苯乳液来改性水泥砂浆时要高得多 。 在此基础上 , 课题组 曾通过试验对 比研究不 同聚合物 种类
13、与掺量对水泥净浆抗拉黏结性能的影响, 试验对界面 黏结剂配合 比进行设计优选。 试验结果如下 : 2 1 界 面黏 结剂的优 选 通过抗拉试验来研究改性水泥净浆对试件相关黏结 性能的影响。 从图3 所示可以看出凡是经过聚合物改性后 的水泥净浆作为界面剂 , 不论是何 种聚合物 , 最后均 比水 泥净浆空白样作为界面剂 时试验得 的新老混凝土层 间抗 拉黏结强度高 , 并且还与养 护龄期 的长短有很大关 系 , 即 养护时间越长, 这种差距越显而易见; 聚合物类别不同, 其 改性 的水泥净浆作为界 面剂 时对新老混凝土层 间黏结强 度的影响程度亦不同 , 可知当聚合物使用 D B- 1 乳液作为
14、 改性物质时 , 此时新 老混凝 土层间黏结性能效果最好 。 其 抗拉黏结强度在 7 、 2 8 d分别达到 1 8 3 、 2 4 1 MP a , 比不掺 加任何聚合物的空白样提高了约 1 4 4 、 9 6 , 同时考虑到 匹配性的因素, 综合以上因素使用 D B一 1 乳液来改性水泥 净浆作为界面剂最适合 。 室 嚼 姆 檩 K B Y: 空 白样 B xS :丙 烯酸酯 V AE :醋酸乙烯一 乙烯 D B : 丁二烯 一 苯 乙烯 S A E : 苯 乙烯一 丙烯 酸酯 图 3聚合 物对 抗拉黏 结 强度 的影 响 试验进一步研究了 D B一 1 乳液是如何影 响层 间抗拉 黏结性
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