新混凝土与碳化混凝土黏结的劈拉强度试验研究.pdf
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1、2 0 1 1年 第 1 1期 (总 第 2 6 5 期 ) Nu mb e r 1 1 i n 2 0 1 l ( T o ml No 2 6 5 ) 混 凝 土 Co n c r e t e 理论研究 THEORETI CAL RES EARCH d o i : 1 0 3 9 6 9 i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 1 1 1 0 1 7 新混凝土与碳化混凝土黏结的劈拉强度试验研究 袁群 1 1 。马峰 2 , 3 p宋铁岭 ,曹洪亮 1 l 2 ,胡凤启 ( 1 河南省水利科学研究院,河南 郑州 4 5 0 0 0 3 ; 2 国网新源控股有限公司 回龙分公
2、司,河南 南阳 4 7 3 0 0 0 ; 3 河南省水利工程安全技术重点试验室,河南 郑州 4 5 0 0 0 3 ;4 河南省开封水文水资源勘测局,河南 开封 4 7 5 0 0 1 ) 摘要: 试验研究了新混凝土与碳化混凝土黏结的劈拉强度, 分析了碳化对黏结劈拉强度提高作用的原因, 通过 7 、 2 8 、 6 0 、 9 0 d 养护龄 期时的黏结劈拉试验结果, 系统考察了水泥净浆界面剂、 硅灰界面剂、 减水界面剂、 减缩界面剂和膨胀界面剂对粘结劈拉强度的影响变化 规律, 并从机理上给予了阐述。 关键词: 新混凝土与碳化混凝土的黏结;黏结劈拉强度;界面剂 中图分类号: T U5 2 8
3、 0 1 文献标志码 : A 文章编号 : 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 1 ) 1 1 - 0 0 5 6 0 3 E xpe r i m e n t a l s t udy on b ondi ng s pl i t s t r eng t h of ne w a nd c a br ona t e d c onc r e t e YU ANQu n 1 ,2 MAF e n g , S O NGT i e l i n g , C AOHo n g - l i a n g , HUF e n g - q i ( 1 Wa t e r R e s o u r c e s R
4、 e s e a r c hI n s t i t u t eo f H e n a nP r o v i n c e , Z h e n g z h o u4 5 0 0 0 3 , C h i n a ; 2 G u o wa n g x i n y u a nHo l d i n g s L i mi t e dH u i l o n g Br a n c h , Na n y a n g4 7 3 0 0 0, Ch i n a;3 He n a nP r o v i n c i a l W a t e r Co n s e r v an c yEn g i n e e ri ngS
5、a f e t yTe c h no l o g yKe yLa b o r a t o r y, Z h e n g z h o u4 5 0 0 0 3, Ch i n a; 4 He n an Ka i f e n g h y d r o l o gy a n d Wa t e r R e s o u r c e s S u r v e y B u r e a u , Ka i f e n g 4 7 5 0 0 1 , C h i n a ) Ab s t r a c t : Ex p e r i me n t a l s t u d i e s o n t h e b o n d i
6、 n g s p l i t t e n s i l e s t r e n g t h o f n e w and c arb o n a t e d c o n c r e t e, a n d t h e n ana l y s i s t h e e n h a n c i n g r e a s o n o f b o n d s p l i t t e n s i l e s t r e n g t h a ffe c t e d b y c o n c r e t e c a r b o n a t i o n, s y s t e ma t i c a l l y i n v
7、e s t s the v a r i a t i o n o f s p l i t t e ns i l e s tre n g t h a ffe c t e d b y the c e me n t a g e n t , s i l i c o n a s h a g e n t , wa t e r - r e d u c i ng a g e n t , s h rin ka g e r e d uc i n ga g e n t a n d e x pa n s i o n a g e n t t h r o u g hthet e s t o f 7, 2 8, 6 0, 9
8、 0 da n d e x p o u n d sf r o m t h e me c h ani s m Ke ywor ds : n e wan d c a r b o n a t e d c on c r e t ebo n d i n g; bo n ding s p l i t t e n s i l e s t r e n g th; i n t e r f a c e a g e n t 0 引言 混凝土为典型的脆性材料, 其抗拉强度较小, 只有抗压强 度的 1 1 0 1 2 0 , 因此在非抗裂钢筋混凝土结构中, 通常不考虑 混凝土的承拉能力, 而是依靠其中配置的钢筋来承担。
9、 但在抗裂 结构中, 混凝土承受的拉应力不应超过混凝土的抗拉强度, 否则 混凝土就会开裂 , 因此抗拉强度是衡量混凝土抗裂能力的一个 重要指标。 测定混凝土的抗拉强度有轴向拉伸试验、 小梁弯曲试 验及劈裂抗拉试验三种方法, 由于劈裂抗拉试验具有简便易行 、 结果稳定的特点, 故常采用该方法测定混凝土的抗拉强度。 在老化病害结构修补补强工程中, 当不必清除碳化混凝土 而直接浇筑新混凝土时【 1 , 新混凝土与碳化混凝土的黏结质量 就是关键。 由于实际工程中的黏结面会受到包括拉应力在内的 各种作用, 为保证黏结面受拉不开裂, 就需要掌握新混凝土与 碳化混凝土的黏结劈拉强度指标 , 并以此为依据进行
10、修补补强 工程的设计与施工。 据此, 本试验研究了新混凝土与碳化混凝土 的黏结劈拉强度, 以及不同界面剂闭 种类对其的影响。 1 试验设计 1 1 老混凝土试件的凿毛与碳化 本试验使用的老混凝土试件( 1 5 0 m m x l 5 0 m in x 7 5 m m) 的强 收稿 日期:2 0 1 1 - 0 5 1 9 基金项目: 河南省重点科技攻关项目( 0 9 2 1 0 2 3 1 0 1 9 3 ) 56 度等级为 C 2 0 , 其配合比为水泥: 水: 砂: 石子 = 3 2 5 :2 0 5 : 7 4 0 : 1 1 1 0 , 2 8 d的立方体抗压强度为 2 3 9 l I
11、 P a 。 为了使试验所用的试件更 能够接近真实情况下的老混凝土, 试件经过了2 8 d的标准养护 和 1 年的自然养护, 之后进行表面凿毛和快速碳化处理。 混凝土的凿毛有多种方法 , 如高压水射法引 、 喷砂法 、 喷烧 法、 钢刷划毛法、 人工凿毛法、 气锤凿毛法、 机械切削法。 为提高 凿毛效率, 本试验采用机械切削加人工凿毛的复合方法。 对于新 老混凝土的黏结, 黏结面粗糙度是一个极为重要的参数 , 本试 验采用简单易行的灌砂法测量黏结面的粗糙度 , 通常粗糙度控 制在 2 5 3 0 1 1 1 1 1 时嗍 , 新老混凝土的黏结性能最好。 老混凝土的碳化同样采用室内碳化箱( 规格
12、型号为 C C B 一 7 0 ) 快速碳化法。 碳化 5 d后的混凝土碳化深度能够达到 1 0 I n r n以 上, 能够满足试验需要。 1 2 界 面剂的制备与使 用 试验所使用界面剂的配合 比 是依据文献 1 】 的试验结果而 定 , 具体见表 1 。 为了方便后面试验结果的分析描述, 故分别将 1 - 5号界面 剂命名为水泥净浆界面剂、 硅灰界面剂、 减水界面剂 、 减缩界面 剂和膨胀界面剂。 1 3 黏结劈拉试件的浇筑与养护 将经过凿毛和碳化处理的老混凝土试件放在水中浸泡 1 d , 表 1 界面剂配合比 取出后清洗干净 , 放置于干燥通风处 , 使其表面没有明水。 使用 毛刷蘸取
13、配制好的界面剂, 在试件黏结面上涂刷均匀, 静置 3 0 mi n 后将其置于标准规格的钢模中, 黏结面的方向为垂直于钢模的 底面, 按图 1 所示方向浇筑新混凝土。 新混凝土的强度等级为 C 2 5 , 其配合比为水泥: 水: 砂:石 = 3 6 0 : 1 6 4 : 6 9 4 : 1 1 8 2 , 减水剂和引 气剂的掺量分别为胶凝材料质量的 0 8 和 0 0 1 , 2 8 d立方体 抗压强度为 2 7 2 MP a 。 为了保证拆模时的黏结试件具有一定的 强度, 拆模时间在浇筑成型4 8 h后进行。 新 混凝土 浇筑方 向 新混凝土 老混凝土 黏结面 I _ 图 1 新老混凝土黏
14、结劈拉试 件浇筑示意图( 单位 : mm) 2 试验 结果分析 在标准条件 ( 温度( 2 0 + 3 ) , 相对湿度 9 5 以上 ) 下, 对 新老黏结劈拉试件养护 7 、 2 8 、 6 0 、 9 0 d , 对整体伴随劈拉试件养 护 2 8 d 。试验结果如表 2所示。 表 2 新老黏结劈拉强度及整体伴随劈拉强度试验结果数据表 注: QO N为未碳化老混凝土的黏结方案, 黏结层涂刷水泥净浆界面剂; ) C O NI C O N 5 为应用五种界面剂的碳化老混凝土黏结方案, 黏结层分 别涂刷水泥净浆、 硅灰、 减水、 减缩与膨胀界面剂; 0为未碳化老混凝土整体伴随试件方案; c 0为
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