新老混凝土早龄期黏结性能试验.pdf
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1、 响 1 】 。 赵国藩等在对影响新老混凝土黏结试件的因素进行抗折 试验研究的基础上 , 采用方差分析法对有关因素进行了分析, 结果表明黏结面粗糙度、 黏结面处理方式、 新混凝土配合比等 因素对黏结抗折性能的影响较大嘲 。 而在新老混凝土黏结抗剪 性能研究方面, 王标等归纳整理了现有新老混凝土黏结抗剪性 能方面的研究, 总结出影响新老混凝土黏结抗剪强度的主要因 素有新老混凝土界面处理方法、 界面剂种类、 新混凝土强度等【3 。 袁群等利用塑性极限分析中的上限定理 , 推出了新老混凝土黏 结层剪切强度的理论公式, 并通过理论公式定性的确定了影响 黏结层剪切强度的因素问 。 冯颖慧等通过试验研究了
2、新型 A S界 面剂对 自然养护条件下新老混凝土界面黏结性能的影响及机 理, 得出以硅粉为主的界面剂使黏结强度倒缩, 而粉煤灰为主 的界面剂使黏结强度增长的结论习 。 王振领等通过设置新老混 凝土剪切试验来考查界面剂、 植筋深度等因素对剪切强度的影 响, 得 出结论是相对于直接浇筑新混凝土及采用商品界面剂黏 结, 涂刷水泥净浆界面剂对提高黏结强度有更理想的效果, 且采 用植筋能显著提高抗剪强度。 同时在试验基础上提出了既适用 于无植筋又适用 于植筋条件下 的新 老混凝土黏结面的五区一 三 层黏结模型, 并用此对新老混凝土黏结机理进行了分析网 。 赵志 方, 等选取 z型新老混凝土试件进行拉剪试
3、验, 得出了拉剪破 坏时剪应力与正应力的关系聊 。 R C K Wo n g等通过设置轴压试 验、 巴西试验及直剪试验, 对比分析了黏结面极限抗剪强度的 组成成分 , 认为黏结面抗剪强度主要由接触摩擦力、 剪胀阻力 及水泥浆与骨料之间互相作用力这三部分组成 , 且各部分阻力 在不同阶段对抗剪强度分别有不同贡献嘲 。 周健等建立了一个 基于平板理论及接触面上剪应力应变成线性假定的数学分析 模型来模拟混凝土黏结面的剪切过程, 并将计算结果与有限元 模拟结果进行对比, 得到了较为理想的效果 。 由以上可以看 出, 以往的研究多注重于研究新混凝土养护完成后的黏结面性 能, 且其关注点主要集中在黏结面强
4、度的影响因素及其黏结机 理, 并取得了较多的成果。 但对于新混凝土的早期黏结抗剪性能 而言, 现有的研究还是相对较少, 新老混凝土的早期黏结性能 还有待进一步的研究。 在本次试验中, 将制作 1 5组共 4 5 个新老混凝土叠合试件 进行直剪试验, 以研究不同黏结面粗糙度及新混凝土早期龄期 条件下的早期黏结性能, 为新老混凝土黏结的进一步分析研究 提供参考依据。 1 试 验 方 案 1 1 试件 形 式 的选取 由于实际工程结构加固中新老混凝土黏结面所处的部位 不同, 其应力状态也不尽相同, 试图用单一形式的试件形式来 研究黏结强度是不全面的。 目前我国尚未制定相应的标准试件 形式及试验方法。
5、 为了研究剪力沿某一潜在开裂截面传递的情况, 根据试件 形式应尽可能接近新老混凝土黏结面剪力传递模式的原则, 并 在参考已有的文献及前人的抗剪试验资料的基础上 0 , 综合考 虑了加载的简单可行性后 , 确定在本次试验中选用单剪面矩形 试件作为新老混凝土黏结抗剪试件。 试件设计如图 3所示。 1 2 各混凝土构件粗糙度及龄期的确定 为了测试新老混凝土黏结面在不同龄期和不同粗糙度下 的黏结特性, 本次试验设置了 3 种粗糙度和 5 种新混凝土龄期, 新 混 凝 土 试 块 、, _ _,、 , 、 , 、 、 , 、,、, 老 混 凝 土 试 块 1 、 3 、 7 、 1 4 、 2 8 d
6、, 以形成 5种不同的新 混凝 土龄期 。 表 1 试件参数汇总表 1 3 试 件制 作 本试验设置的老混凝土设计强度为 C 3 0 , 新混凝土强度等 级为 C 3 5 。 所用混凝土的配合比如表 2 所示。 表2 混凝配合比表 新老混凝土黏结试件按下述步骤进行制作: ( 1 ) 老混凝土试件的制作 : 老混凝土按表 2所示的配合比 进行拌和 , 在标准试模中成型 , 老混凝土黏结试块的尺寸为 3 0 0 mm xl 5 Omm x 1 5 0l-r m l 。 ( 2 ) 粗糙度的形成 : 老混凝土浇筑完成后在老混凝土表面 分别嵌入 5 、 1 0 、 1 5根木条 , 在 1 d后取出并
7、脱模, 试件已形成 不同程度的表面粗糙度( 如图4所示) 。 后将试件放在温度为 ( 2 0 + 2 ) o C, 湿度为 9 0 以上的标准养护室中进行养护。 图 4 脱模后的表面粗糙度 ( 3 ) 新老混凝土试件的形成: 把已达强度的老混凝土试件 放人标准试模中, 试模内壁涂刷矿物油, 浇筑新混凝土, 制成新 老混凝 土黏结试件 。 1 4 加栽装置和加载程序 本次新老混凝土黏结直剪试验是在 C S S 3 4 2型岩石剪切 试验机( 如图 5 ) 上进行的, 其加载机制是: 在保持垂直法向荷载 不变的前提下, 水平剪切过程中先进行荷载控制, 然后转为位 移控制。 所有的新老混凝土黏结试件
8、均按下述步骤进行试验: ( 1 ) 待新老混凝土黏结试件养护达到其设计龄期时 , 开始 5 侧一部分骨料突出于表面的水泥浆体, 这些骨料与新混凝土一 侧的浆体黏结裹握, 增加了机械咬合力和黏结面接触面积, 从而 提高了黏结力。 2 2 2 新混凝土龄期对剪切强度的影响 将各粗糙度下的极限强度按龄期的不同绘于图 1 4中, 以 研究新混凝土龄期对新老混凝土黏结强度的影响。 越 氍 醛 3 0 2 5 鲻 2 O 1 5 龄期 , d 图 1 4 龄期对黏结强度的影响 由图 l 4 可知 , 在低粗糙度一组中, 3 d龄期抗剪强度较 1 d 龄期增长了 1 3 O , 7 d龄期较 3 d龄期增长
9、了2 O , 1 4 d龄期 抗剪强度较 7 d龄期增长了 3 8 9 , 新混凝土 2 8 d龄期抗剪强 度较 1 4 d提高 9 2 。 而在高粗糙度一组中, 3 d龄期抗剪强度 较 1 d 龄期增长了O 7 , 7 d龄期较 3 d 龄期增长了 1 6 。 1 , 1 4 d 龄期抗剪强度较 7 d 龄期增长了 1 6 9 , 新混凝土 2 8 d龄期抗剪 强度较 1 4 d提高了 5 3 。 从上述比较中可以看出, 新混凝土龄期对新老混凝土叠合面 的抗剪强度有明显的影响, 随着新混凝土龄期的增长, 新老凝土黏 结抗剪强度明显提高。 这主要是由于新混凝土抗剪强度的增强和 新老混凝土间的胶
10、合力提高所致。 特别是在新混凝土 7 1 4 d龄期 间, 是黏结面抗剪强度增长的关键时期。 从不同的粗糙度组来看, 对 于低粗糙度 的黏结面 , 新混凝土龄期 的影响更 明显 。 2 2 3 粗糙度对黏结滑移全曲线的影响 由2 1 1 节可知, 由于试件龄期与粗糙度的差异, 各试件的 剪切过程及相应黏结滑移曲线也各不相同。 为了研究粗糙度对 黏结滑移全曲线的影响, 此处将同一龄期下 3 组不同粗糙度的 黏结滑移曲线进行无量纲处理, 如图 1 5 所示。 醴 姆 德 霞 罂 相对 褙移量 图 1 5黏结面粗糙度对黏结滑移 曲线的影响 从图 1 5 可知, 极限黏结强度出现前, 随着黏结面粗糙度
11、的 提高, 增裂黏结强度特征值减小, 且出现时机提前。 说明增大粗 糙度会降低增裂黏结强度特征值, 并使剪切过程由线滑移段提 早进入增裂段。 极限黏结强度出现后, 随着黏结面粗糙度的提高, 曲线下降速度加快 , 即滑移量减小 , 说明增大粗糙度有利于提 高下降段的抗剪性能。 2 2 4 新混凝土龄期对黏结滑移全曲线的影响 取同一粗糙度下的 5 种不同龄期的黏结滑移曲线进行无 量纲处理并对比, 结果如图 1 6 所示。 8 鼎 j f 棵 霞 1 2 3 4 5 相 对滑移 量 图 1 6 新混凝土龄期对黏结滑移曲线的影响 由图 1 6中可知, 极限黏结强度出现之前, 随着新混凝土龄 期的增长
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