粗糙度对丙乳净浆-混凝土粘结特性影响研究.pdf
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1、第 卷 第 期 年 月人 民 长 江.收稿日期:基金项目:国家重点研发计划项目()作者简介:崔德浩男高级工程师主要从事水务工程建设管理工作 :.通信作者:唐建辉男博士主要从事水利工程病害治理研究 :.文章编号:()引用本文:崔德浩唐建辉张伟等.粗糙度对丙乳净浆 混凝土粘结特性影响研究.人民长江():.粗糙度对丙乳净浆 混凝土粘结特性影响研究崔 德 浩唐 建 辉张伟陈 炫 地白银(.深圳市东江水源工程管理处广东 深圳 .南京水利科学研究院 材料结构研究所江苏 南京)摘要:为探究粗糙度对丙乳净浆修复材料与混凝土粘结特性的影响机制采用切割和凿毛的方式制备了 种粗糙度的混凝土基体通过直接拉拔试验获得了
2、不同龄期下丙乳净浆 混凝土的粘结强度和破坏模式基于偏光显微镜和显微硬度计研究了丙乳净浆 混凝土界面微观形貌和微观力学性能 研究结果表明:凿毛处理后的混凝土基体表层存在明显损伤界面区显微硬度较切割处理的界面小且存在较大波动这是导致粘结强度较低和基体表层破坏的直接原因丙乳净浆与切割的混凝土基体的界面粘结形态良好界面区显微硬度接近“条纹”和“网格”基面为丙乳净浆和基体提供了机械咬合力总体上粘结强度高于“平整”界面 在实际工程中建议采用“条纹”切割的方式处理混凝土基面以达到良好的粘结质量关 键 词:粗糙度 粘结强度 丙乳净浆 微观形貌 显微硬度中图法分类号:文献标志码:./.引 言随着中国基础设施建设
3、的发展已建的混凝土类结构在长期服役之后其表面出现不同程度的剥落、磨损等病害问题 严重的甚至对整体结构安全产生影响必须对原有混凝土进行必要的修复加固 聚合物水泥类材料以其优异的粘结性能、良好的力学性能而被广泛应用于该领域成为混凝土表面病害治理工程中常用的修复材料之一 修复材料与混凝土基底之间的粘结强度是评价修复效果的一个重要指标而基体的表面状态对粘结强度有很大的影响包括基体潮湿程度、洁净度、粗糙度等 相关研究表明混凝土基体处于潮湿状态下会降低粘结强度如张骏等研究发现潮湿环境下丙乳改性和环氧改性水泥基材料与混凝土的粘结强度均较干燥环境要低 若基体表面存在灰尘或其他杂质粘结强度通常会显著降低 但截至
4、目前学术界关于粗糙度对修复材料与混凝土间的粘结性能影响作用并没有统一的结论主要原因在于基面的处理方式(喷砂、切槽、凿毛、钻孔等)和试验方法(剪切、拉伸、劈拉等)多种多样 等证实了不同的混凝土基面处理方式对拉拔强度有显著影响发现采用喷砂处理时可获得最高附着力 等研究发现切槽可以显著提高界面的抗剪能力这主要是因为增加了界面间的机械咬合力孟繁强等也获得了相同的结论 等采用直接拉伸方法进行试验发现界面粗糙度对获得的粘结强度影响很小或没有影响 有学者认为凿毛处理的混凝土基面会产生微裂纹进而影响粘结强度相反有人认为经过凿毛处理以后混凝土表面产生的气孔和微裂缝可使修复材料的浆体更容易地渗入既有混凝土中继而增
5、加两者之间的机械咬合力 综上可见不同处理方式获得的基体粗糙度 第 期 崔德浩等:粗糙度对丙乳净浆 混凝土粘结特性影响研究对粘结强度的影响机理并不统一这需要从微观角度做进一步研究为此本文以丙烯酸脂共聚乳液改性水泥基材料(丙乳净浆)作为混凝土修复材料采用切割和凿毛的方式制备 种粗糙度的混凝土基体通过直接拉拔试验获得丙乳净浆 混凝土的粘结强度和破坏模式并应用偏光显微镜和显微硬度计研究界面微观形貌和微观力学性能进而揭示不同处理方式获得的基体粗糙度对粘结强度影响机理 原材料与试验方法.原材料试验所用试样由混凝土基体和丙乳净浆组成 混凝土的配合比如表 所列水灰比为.砂率为 其中采用的水泥为普通硅酸盐 .海
6、螺水泥化学成分如表 所列细骨料为河砂细度模数.表观密度为 /粗骨料为 连续级配的碎石表观密度为 /减水剂为粉体聚羧酸减水剂掺入比例为.混凝土设计等级 塌落度在 之间含气量为.表观密度为 /混凝土 抗压强度为.表 混凝土配合比./水泥粗骨料细骨料水减水剂.表 水泥的化学成分.丙乳净浆由聚合物 丙烯酸酯共聚乳液(丙乳)和 .海螺水泥组成丙乳与水泥的质量比为.其中采用的丙乳固体含量为 值在.之间 丙乳净浆在 时的抗压强度为.抗拉强度为.混凝土表面处理及表征试验设计 种粗糙度的混凝土基面如图 所示基面采用机械切割的方式切割后的混凝土基面平整基面采用气动凿毛机锤击 的表面形成表面呈凹凸的特征所用气动凿毛
7、机产品型号为 、工作压力为 /、冲击次数为 次/耗气量为./基面是在 表面切割条状沟槽沟槽深 间距 基面是在的基础上再次切割竖向条纹沟槽形成“网格”型切割面基体表面处理后采用三维扫描仪对表面形貌进行扫描扫描精度高达.通过三维表面形貌分析软件 并依据 标准计算获得了两个表征基面粗糙度的参数:算术平均高度 和界面扩展面积比 表示相对于基准面各点高度差绝对值的平均值表示定义区域的扩展面积(表面积)相对于定义区域的面积增大了多少完全平坦表面的 为 若表面存在倾斜将变大基面 的 和 如表 所列两个参数均呈现增大的特征图 种粗糙度的混凝土基面.表 混凝土基面粗糙度参数.基面/.直接拉拔试验在如图 混凝土基
8、面四周粘贴海绵胶带预留.高度用于浇筑制备好的丙乳净浆并在整个表面涂抹均匀如图()所示 将制作好的试样放入标准养护室分别养护 之后取出试样在表面钻孔并粘贴直径 的拉拔头如图()所示然后采用图()的直接拉拔仪测试丙乳净浆与混凝土的粘结强度加载速率为 /拉拔试验一组 块去除表面未被粘住面积超过 的试件粘结强度以剩下的不少于 个试件的算术平均值表示.界面微观粘结形貌及力学特征首先选取养护 后的试样通过切割、打磨、抛光等工序制备丙乳净浆 混凝土微观分析薄片然后将薄片置于偏光显微镜下拍摄丙乳净浆与基体砂浆的界面粘结形貌特征 之后将薄片置于 人 民 长 江 年数显显微硬度计下沿丙乳净浆 混凝土方向测试显微硬
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