新老混凝土早龄期黏结性能试验.pdf

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。 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 ， 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 ， 增裂滑移强度特征值增大， 同时其出现时机也越来 越晚。 即说明龄期的增长能使增裂滑移强度特征值增大， 并延缓 剪切过程由线滑移段进入增裂段。 极限强度出现后， 随着新混凝 土龄期增长， 曲线的下降速度加快， 即滑移量减小， 说明龄期的 增长有利 于提高下降段的抗剪性能 。 2 2 5 影响因素正交分析 为了得出两种因素对剪切强度影响的相对大小， 以确定本 次试验中的主要和次要因素， 故取 3种粗糙度和 5种龄期进行 混合位级正交计算。 龄期计算过程如表 4所示。 表 4 正交分析计算表龄期影响 注 ： 龄期影响下的极差 R。= K。 一 Kl - 2 9 9 5 1 8 1 8 =1 1 7 7 。 粗糙度的计算与龄期相似， 计算过程如表 5所示。 由此 可见 ， 新混凝土龄期对极限强度的影响要大于粗糙 度 对极限强度的影响， 新混凝土龄期为影响黏结极限强度的主要 因素。 对于黏结面粗糙度， 在试验范围内高粗糙度为最优。 对于 新混凝土龄期， 在试验范围内 2 8 d龄期为最优。 3结 论 在进行新老混凝土黏结直剪试验的基础上 ， 研究了在早龄 期条件下新老混凝土的黏结特性 ， 得到了新老混凝土的黏结滑 移曲线 ， 明确了典型的直剪试验现象， 并分析了黏结面粗糙度 及新混凝土龄期两种因素对极限剪切强度的影响， 主要得到了 以下结论 ： ( 1 ) 随着黏结面粗糙度与新混凝土龄期的增加， 黏结面极 限剪切强度也有显著增强。 建议在新混凝土浇筑前先对老混凝 土表面进行粗糙处理并保证一定的新混凝土养护时间， 以提高 黏结强度。 2 O 8 6 4 2 O 1 l O O O 0 2 O 8 6 4 2 0 l 1 0 O O 0 表 5正交分析计算表 粗糙度影 响 注 ： 粗糙度影响下 的极差 K 2 3 一 l ( 2 l= 2 6 9 7 1 9 6 2 = 0 7 3 5 ， 小于龄期 影 响下 的极 差 ， 即说 明在试验 中龄期 对极 限强度 的影 响要大 于粗糙 度 的影 响。 ( 2 ) 随着黏结面粗糙度的增加， 剪切过程中增裂滑移强度 特征值逐渐降低， 并其出现时机也有所提前 ， 即提前 了线滑移 段进入增裂段的时机 ； 下降段坡度明显增大 ， 即在相同应力变 化下其滑移量减小 ， 从而提高了下降段的抗剪能力。 随着新混凝 土龄期的增加 ， 剪切过程中增裂滑移强度特征值有所提高， 并其 出现时机也有所延迟， 即延缓了线滑移段进入增裂段的时机； 下 降段坡度明显增大， 即在相同应力变化下其滑移量减小， 从而提 高了下降段的抗剪能力。 ( 3 ) 正交分析计算表明， 在试验条件下， 新混凝土龄期是影 响黏结面极限剪切强度的主要因素。 参考文献 ： 1 赵志方， 赵国藩， 刘健 ， 等 新老混凝土黏结抗拉性能的试验研究叨 建筑结构学报， 2 0 0 1 ， 2 2 ( 2 ) 2 】 袁群， 赵国藩， 赵志方 新老混凝土黏结强度的影响因素分析 J 人民 黄 河， 2 0 0 0 ， 2 2 ( 4 ) 3 】王标， 张雄， 张永娟 新老混凝土黏结性能的主要影响因素【 J 】 上海建 材 ， 2 0 0 8 ( 6 ) 4 袁群， 刘腱 新老混凝土黏结的剪切强度研究 J 1 建筑结构学报 ， 2 0 0 2 ， 2 2 ( 2 ) 5 冯颖慧， 张梦芳， 孔德玉， 等 新型 A s 界面剂对新老混凝土界面黏结 性能的影响及机理叨新型建筑材料， 2 0 1 0 ， 3 7 ( 1 ) 6 6 王振领斯 老混凝土黏结理论与试验及在桥梁加固工程中的应用研 究 D J 成都： 西南交通大学， 2 0 0 6 【 7 】 赵志方， 赵国藩， 黄承逵 新老混凝土黏结的抗剪性能研究 建筑结 构学报， 1 9 9 9 ， 2 0 ( 6 ) 8 1 WON G R C K， MA S K Y， WO N G R H C S h e a r s t r e n g t h c o mp o n e n t s o f c o n c r e t e u n d e r d i r e c t s h e a r i n g J C e me n t a n d C o n c r e t e R e s e arc h ， 2 o 0 7 ( 3 7 ) ： 1 2 4 8 1 2 5 6 9 】Z HO U J i a n ， YE G u a n g ， S C H L A N G E N E Mo d e l l i n g o f s t r e s s e s a n d s t r a i n s i n b o n d e d c o n c r e t e o v e r l a y s s u b j e c t e d t o d i? e r e n t i a l v u m c c h a n g e s 叨 T h e o r e t i c a l a n d A p p l i e d F r a c t u r e Me c h a n i c s ， 2 0 0 8 ( 4 9 ) ： 1 9 9 2 0 5 1 0 王佳j 昆 合砂浆加固混凝土梁界面黏结本构关系研究【 D 】 长沙： 中南 大学， 2 0 0 7 【 1 1 】 姜同川 正交试验设计【 M 】 济南： 山东科学技术出版社， 1 9 8 5 1 2 】 赵志方， 周厚贵， 等斯老混凝土黏结机理研究与工程应用【 M 】 京： 中国水利水电出版 社 ， 2 0 0 3 作者简介 联 系地址 ： 联 系电话 ： 唐敏( 1 9 8 9 一 ) ， 男， 在读硕士研究生， 研究方向： 隧道及地下 建筑。 上海市四平路 1 2 3 9 号 同济大学岩土楼 7 1 3 室( 2 0 0 0 9 2 ) 1 3 91 6 5 3 91 7 6 s 、 露盈目口 中建协发布 2 0 1 2年度全国建筑业 A A A级信用企业、 2 0 1 1年度中国建筑业企业双百强 1 0月 2 2日，中国建筑业协会在郑州召开 2 0 1 2年度全国建筑业 A A A级信用企业暨 2 0 1 1 年度中国建筑业企业双百强发布会 ， 隆重发布 2 9 1 家 2 0 1 2年度全国建筑业 AA A级信用企业和 2 0 1 1 年度中国建筑业企业竞争力百强、中国建筑业企业最具成长性百 强。 中建协副会长徐义屏， 住房和城乡建设部建筑市场监管司综合处处长王玮出席会议并讲话。 各地区建筑业协会和有关建设行业 协会以及建筑业企业代表等 4 0 0余人与会。 会上，河南省住房和城乡建设厅副厅长王国清致欢迎辞。中建协副会长兼秘书长吴涛宣读 关于公布 2 0 1 2年度全国建筑业 AA A级信用企业的决定 和 关于公布 2 0 1 1 年度中国建筑业企业双百强评价结果的通知 。 王玮受住房和城乡建设部建筑市场监管 司委托， 对发布会的召开表示祝贺。他结合建筑市场监管工作重点， 从加快立法建设 、 改进行政审批、 提高信息化监管水平、 推进行 业数据库建设等方面对加快建筑业结构调整和转型升级提出了具体意见。他肯定了中建协在行业信用体系建设和促进行业健康发 展方面的积极作用 ， 希望协会能够一如既往地关注行业发展的重点难点问题 ， 为建筑业的繁荣贡献力量。 徐义屏副会长做总结讲话。他指出， 开展 A AA级信用企业和双百强企业评价工作是促进行业继续健康发展的需要， 也是推进 建筑业企业品牌建设、 加强建筑行业软实力的需要。他对全国建筑业 AA A级信用企业和中国建筑业双百强企业提出三点希望： 一 是充分发挥先进企业的引领和示范作用， 通过 自觉遵守有关工程建设法律法规和标准规范， 严格履行合同， 强化人员培训 ， 依靠技 术进步和管理创新切实提高工程质量和安全管理水平； 二是有序竞争 ， 诚信经营 ， 创造和谐共赢的发展环境， 走可持续发展之路， 使 企业和行业都能持续健康发展； 三是乐于奉献， 勇于担当， 积极履行企业应尽的社会责任。通过坚持不懈地奋斗， 在社会上树立良好 的形象 ， 为建筑业赢得更多的尊重和赞誉。 中国建筑第j- l - 程局有限公司代表 2 0 1 1 年度中国建筑业企业竞争力百强， 安徽三建工程有限公司代表 2 0 1 1 年度中国建筑业 企业最具成长性百强， 平煤神马建工集团有限公司代表 2 0 1 2年度全国建筑业 A A A级信用企业分别做主题发言， 表达了企业诚信 经营 ， 跨越发展， 共同为建筑业又好又快发展贡献力量的决心。 9