水泥基修复材料及其与老混凝土界面性能研究

发布时间：2020-03-21 02:35

【摘要】：在混凝土结构服役过程中,不可避免的出现混凝土常见病害,如桥墩受到海水冲刷、氯离子侵蚀使其保护层脱落,高铁路基宽接缝破坏等;这些病害影响混凝土结构长期服役性能,所以需要对既有结构进行修复。在混凝土修复中,新老混凝土的界面属于薄弱区,因此本文研究了水泥基修复材料及其和老混凝土的界面力学性能。本文围绕着以下三方面进行研究。(1)研究掺有硅灰、膨胀剂、Nano-SiO_2、碳纳米纤维、羟基化多壁碳纳米管、碳纤维对修复材料抗折、抗压力学性能的影响,对修复材料抗渗性能影响,膨胀剂和纳米纤维对修复材料孔结构的影响,修复材料收缩性能的影响以及不同水胶比对膨胀剂增强作用的影响;(2)基于劈裂法研究了修复材料的界面粘结性能,界面试验采用劈裂拉力试验,采用自然劈裂面作为老混凝土修复面,研究了不同修复材料对界面性能影响以及不同水胶比对界面性能的影响,并对新老混凝土界面过渡区进行分析,结果表明,在0.30水胶比下,掺有碳纤维或膨胀剂修复材料对劈裂拉力界面性能有不同幅度的提升,随着水胶比降低,由于弹性模量差异,只能在一定程度上提升界面力学性能,同种修复材料,随着水胶比的降低,界面力学性能先增大后减小;(3)基于斜剪法研究碳纤维和钢纤维以及粗糙度对界面粘结影响,采用高压水流处理基体混凝土表面,进行水流凿毛预试验确定试验所采用的水压和时间参数;研究结果表明,数据变异系数COV表明高压水流凿毛处理基体混凝土可行,粗糙度和界面力学性能存在有线性关系,掺有钢纤维修复材料对界面有增强作用,而掺有碳纤维的修复材料对界面没有增强作用,修复材料内聚力和基体粗糙度无关。
【图文】：

界面性能,测试方法

试方法：在老混凝土高度 180mm 上覆盖一层新的混凝土，，新混凝土覆盖层100mm，然后进行拉拔测试如图 1-1 a)、b)所示；劈裂拉力测试方法：在修补界面处施加竖向的荷载，由于新老混凝土受到拉力作用分成两半如图 1-1 c)所示，抗折试件折断修补后进行抗折如图 1-1 d)所示[29-30]。对于劈裂拉力试验，可以表征混凝土抗拉强度，中间界面两端存在压应力，中间界面存在拉应力，拉应力和压应力自相平衡，通常试件表面会出现应力集中；（2）抗剪法测量剪切应力下的粘结，称为直接剪切方法，包括 L 形，单表面剪切，双面剪切等，在大多数情况下，用于直接剪切试验的粘合表面实际上受到剪切应力和小的弯曲应力；当使用时，钢板沿着粘合线传递剪切力时，引起粘合平面边缘处的一些应力集中。单面直剪和双面直剪这两种方法不能很好地体现剪力在新旧混凝土之间传递方式。较小的应力集中，测试结果的离散性较小，典型的试样尺寸和载荷如图 1-1 e)所示，类似方法试件形状还有图 1-1f)所示[31]；（3）剪压法斜剪试验使用方形棱柱或圆柱形试件，如图 1-1 g)所示，在加载期间，界面表面受到压应力和剪切应力，斜剪试验应用广泛，并已被许多国际规范采用作为评估树脂修复材料与混凝土基材粘合的试验[32]。

粘结模型,双界面

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文处存在很多的裂缝，这些裂缝的存在降低界面的存在，才就可以提高界面的粘结性能。总结：老混凝土粗糙面上有明水、气泡、油渍等杂凝土和修复材料的粘结接触的几何效应，水泥化产物 C-S-H 凝胶生长填不满新老混凝土界面的空穴不能被水化产物完全填充时则产生空穴
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU528

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