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新旧混凝土界面剂

作者: 发布时间:2022-03-22 08:58:05点击:171

信息摘要: 新旧混凝土界面剂混凝土是现代土木工程中最常见的建筑材料,广泛应用于水工、房屋、道路、桥梁等建筑工程中。自中华人民共和国成立以来,中国已经建立了大量的混凝土工程。经过半个多世纪的使用,它正面临着开裂、碳化、冻融和腐蚀等耐久性问题。因此,混凝土结构设施的维护、...

混凝土是现代土木工程中最常见的建筑材料,广泛应用于水工、房屋、道路、桥梁等建筑工程中。自中华人民共和国成立以来,中国已经建立了大量的混凝土工程。经过半个多世纪的使用,它正面临着开裂、碳化、冻融和腐蚀等耐久性问题。因此,混凝土结构设施的维护、修复和加固已成为我国面临的一个新课题。在许多混凝土结构修复和加固技术中,增加截面施工技术简单、经济实用、适应性强,是一种传统但广泛使用的方法。然而,新老混凝土的粘结性能是影响截面加固效果的主要因素。由于新老混凝土粘结强度差,许多加固工程无法达到预期效果。

新老混凝土界面粘结性能受多种因素影响。国内外对影响新老混凝土粘结性能的因素的研究主要集中在三个方面:旧混凝土表面粗糙度、界面剂和修复材料。Tayeh等人认为,新老混凝土的粘结性能在很大程度上取决于旧混凝土表面的粗糙度,量化了旧混凝土表面粗糙度与粘结强度的关系。Julio等研究表明,新老混凝土本身的强度对其粘结性能有很大的影响。Momayez等试图用不同的试验方法来测量新老混凝土之间的粘结强度。Santos详细总结分析了影响新老混凝土粘结性能的各种因素。在中国,王彪系统地讨论了影响新老混凝土粘结性能的主要因素。新老混凝土粘结面的处理方法。修复材料的选择和应用。徐芳等人通过在水泥中掺入有机纤维或聚合物来提高混凝土层间粘结面的粘结性能。冯英辉等人研究了新旧混凝土界面剂的粘结性能。农金龙等人研究了丁苯聚合物改性水泥砂浆在新旧砂浆界面粘结中的应用。

从以上研究可以看出,老混凝土的表面处理方法。界面剂。新混凝土类别是影响新老混凝土粘结性能的最重要因素,后两者的作用尤为明显。但就目前的工程应用而言,与普通修复方法下的新老混凝土粘结强度相比,目前研究结果中采用的修复方法并没有大大提高其粘结强度和耐久性。由于界面处干缩微裂缝的存在,修复后的混凝土仍会使新老混凝土的协同工作性能变差,往往需要在2-3年后重新修复。碳纳米管作为一种碳纳米晶体纤维材料,具有许多优异的机械性能,很可能成为下一代高性能复合材料的理想增强基础。因此,作者创新性地探索和研究了几种常用纤维和碳纳米管的混合对新老混凝土粘结性能的影响,并在此基础上进一步研究了苯丙乳液与各种纤维混合时粘结性能的提高。

1纤维增强混凝土与老混凝土的粘结性能试验。

1.1试件方案。

选择1.1.1纤维类型。

基于粘结破坏机理,选用钢纤维、聚丙烯腈纤维、玄武岩纤维、碳纳米管四种纤维,如图1(a)、(b)、(c)、(d)所示。其中,钢纤维是目前混凝土结构加固中应用最广泛的纤维;聚丙烯腈纤维价格低廉,在提高混凝土和砂浆早期抗裂性能方面表现良好;玄武岩纤维是发改委鼓励的四大高科技纤维之一,只能简单加工天然原料,对提高混凝土抗拉抗裂性能有很好的效果;碳纳米管是一种新型材料,具有良好的物理力学性能。一般来说,它的抗拉强度可以达到50~200GPa,是钢的100倍,弹性模量可以达到1TPa,相当于金刚石的弹性模量,约为钢的5倍。因此,碳纳米管是增强水泥基材料中最有潜力的成员。

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图1测试的四种纤维。

1.1.2测试原料与配合比。

试验中使用的水泥为四川西南水泥有限公司生产的32.5.42.5普通硅酸盐泥,粗骨料为粒径10~20mm的连续级配碎石,细骨料为天然中砂,水为清洁自来水。采用四种不同类型的纤维,基本参数如下:1)波浪钢纤维,其抗拉强度约为600~900mpa,平均长度35mm,等效直径0.95mm,长径比36.84。2)湖北鼎强纤维有限公司生产的聚丙烯腈纤维,直径(13±5)μm,密度1.18kg/cm3,拉伸极限14%~20%,拉伸强度340~410mpa,弹性模量17.1gpa。3)南京曼卡特科技有限公司生产的玄武岩纤维短切丝,直径15μm,长度11mm,密度2660kg/m3,抗拉强度4150~480mpa,弹性模量93~10gpa。4)直径20~30nm,长度10~30μm,纯度>95(wt)%,灰分1.5%,导电率>100s/cm,比表面积>110㎡/g。

根据混凝土结构加固技术规范,混凝土强度等级应高于原结构混凝土强度,不得低于C20。因此,旧混凝土强度等级为C30,新混凝土强度等级为C35。根据普通混凝土配合比设计规程,砂率在25%至45%范围内,设计5组配合比,进行抗压试验。最终砂率为30%,老混凝土水灰比为0.53,相应配合比为碎石(G)∶砂(S)∶水泥(C)∶水量(W)为6.59∶2.83∶1.87∶1.00,采用32.5水泥。新混凝土水灰比为0.56,相应配合比为碎石(G)∶砂(S)∶水泥(C)∶水量(W)为6.60∶2.87∶1.7∶1.00,采用42.5水泥。

制备1.1.3新旧混凝土粘结试件。

粘结面是影响新老混凝土共同工作的最薄弱环节。在各种加固构件中,粘结面受力复杂。其中,粘结面的方向粘结力是影响其工作性能的重要指标之一。因此,采用劈拉试验方法测试新老混凝土向粘结面的抗拉强度,以评价粘结效果。试验方案如图2所示。试验采用边长100mm的立方体新老混凝土粘结试件。

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图2劈拉试验。

新老混凝土粘结试件的生产工艺如下:首先浇筑半个试件模拟老混凝土,尺寸为100mm×100mm×50mm。试件脱模后,在温度(20±3)℃和湿度超过90%的标准条件下进行28d养护。取出后,沿试件浇筑面用凿子凿毛,用钢丝刷去除试件表面的松动部分,然后用清水冲洗。然后将凿毛面朝上放入100mm×100mm×100mm的模具中,在其上方浇筑掺有不同类型纤维的混凝土,模拟加固新混凝土。2d后拆模,在标准条件下养护28d,即考虑新老混凝土粘结。

为评价不同纤维类型、不同纤维掺量对新老混凝土界面粘结效果的影响,采用以下试验设计方案。四组试件考虑钢纤维、聚丙烯腈纤维、玄武岩纤维和碳纳米管的影响。在每组试件中,进一步考虑不同掺量的影响。钢纤维和聚丙烯腈纤维以体积率为混合指标。试验中,钢纤维采用1%.2%.3%.4%的不同体积率,而聚丙烯腈纤维采用0.1%.0.2%.0.3%.0.4%的体积率。玄武岩纤维以单位混凝土体积内的纤维质量为混合指标,采用1.3.5.7kg/m34种混合量。考虑到碳纳米管作为一种特殊的纳米纤维材料,价格昂贵,碳纳米管被混入水泥浆中作为界面剂。在制作界面剂时,根据试验操作的方便性和前人的研究成果,最终以水泥质量的百分比作为混合指标,采用0.1%.0.2%.0.3%.0.4%的混合量。界面剂均匀涂抹在处理后的老混凝土表面,涂抹厚度为2~3mm,再浇筑另一半新混凝土。新老混凝土粘结试件如图3所示。


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