螺纹型聚丙烯棒在混凝土中的粘结性能研究

发布时间：2020-08-27 12:25

【摘要】：地下粮仓以其气温低、密闭性优良且节能节地等优点成为绿色储粮的理想仓型。但地下水的不断侵蚀与渗透是地下粮仓在施工以及使用过程中遇到的难以攻克的关键技术问题之一。若渗漏程度较轻,则会影响仓内储料质量,从而降低地下粮仓的使用功能,需后期立即采用补救措施,修复渗漏问题,返工费时;若渗漏严重,整个工程可能就此报废。因此在地下粮仓的设计与建造过程中,防水系统质量的优劣是杜绝地下水侵害的关键。目前,常用的防水材料包括卷材和涂料等,但卷材使用寿命短,施工后随外界环境的变化容易老化分解,造成防水系统的破坏,还会提高维修和劳动力成本。在地下粮仓的不断发展过程中,高标准高要求的防水系统在整个工程中的作用越来越关键。选用聚丙烯板作为新型防水材料用于地下粮仓防水系统;本研究提出利用表面形式为螺纹型的新型聚丙烯棒(PP棒)作为连接件将聚丙烯防水板(PP板)内衬于钢筋混凝土仓壁的防水方案。若地下水由混凝土仓壁外侧渗入到仓壁和PP防水板之间,会对PP防水板产生水压力,焊接在PP防水板上的PP棒与混凝土之间的粘结性能决定了PP棒是否会在水压力的作用破坏。PP棒与混凝土之间的粘结是它们能够协同工作的基础,而粘结性能也从根本上影响着PP棒在混凝土中的抗拔性能等诸多其他力学性能。因此,探究并分析PP棒与混凝土之间的粘结滑移特性对建立地下粮仓防水系统并保证防水系统的有效性具有重要意义。本文提出一种新型圆棒状PP连接件,设计实施了中心拉拔试验,采用在PP棒内部开设凹槽并在槽内粘贴应变片的方式,通过分析应变沿锚固长度的变化特点,探究了PP棒与混凝土之间的粘结应力在锚固长度上的分布规律;收集并分析试件加载端的抗拔承载力、自由端的滑移值、加载端的滑移值等数据,得出了PP棒在混凝土中粘结应力-滑移关系,绘制相应曲线并探讨曲线发展规律,同时建议了曲线的分段表达式以及曲线特征值参数的选取值;考虑了不同的PP棒表面形式(光圆型和螺纹型)、不同的PP棒直径(25mm和30mm)以及不同混凝土强度等级(C35和C55)对PP棒在混凝土中的粘结应力-滑移关系的影响,并进行了对比分析与总结;将拉拔试验所得数据应用于有限元软件ABAQUS建立PP-混凝土拉拔试件的有限元模型进行分析计算,结果表明有限元模拟结果略小于试验结果,差异最大仅有14.3%,在可接受的范围内,两者吻合度较高,验证了本模型所取用的PP棒与混凝土之间粘结滑移本构关系的正确性;表明了本文所建立的PP-混凝土粘结滑移有限元模型是有效的,为实际工程中防水系统的设计提供了基础性的参考。
【学位授予单位】：河南工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU528
【图文】：

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图 1 内衬 PP 防水板和混凝土连接方式示意表面光圆和表面开有两道环向弧形凹槽这两拔试验，如图 2 所示。通过该试验总结了试件，但并不能精确反应两者之间的粘结性质。尚未得到研究，同时 PP 棒连接件的表面形式图 2 光圆型 PP 棒和开槽型 PP 棒考虑了温度、混凝土强度和 PP 棒连接件表面

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图 1 内衬 PP 防水板和混凝土连接方式示意图课题组初期针对表面光圆和表面开有两道环向弧形凹槽这两种表面形式的 PP 棒了在混凝土中的抗拔试验，如图 2 所示。通过该试验总结了试件的破坏形态和抗拔力-滑移关系等规律，但并不能精确反应两者之间的粘结性质。也就是说，PP 棒与土之间的粘结性能尚未得到研究，同时 PP 棒连接件的表面形式也有待进行进一步展与创新。

图 2 光圆型 PP 棒和开槽型 PP 棒前期试验同时也考虑了温度、混凝土强度和 PP 棒连接件表面的凹槽宽度等变量其抗拔承载力的影响程度。结果表明，表面开有环向弧形凹槽的 PP 棒的抗拔承载力显著高于表面光滑的 PP 棒，说明在 PP 棒表面设置凹槽可以大幅提升其抗拔能力。为一步探究更多样的 PP 棒表面形式以便适宜抗拔要求且能够降低成本、方便批量化生产本课题提出一种新的 PP 棒连接件的表面形式——螺纹型，如图 3 所示。这样既可以高 PP 防水板和钢筋混凝土仓壁板之间连接的稳固性，从而保证地下粮仓防水系统的效性，也为日后能够批量化生产并且应用于实际工程打下了基础。

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