混凝土中卵石与浆体间界面黏结强度试验研究.pdf

2 0 1 5年 第 6 期 (总 第 3 0 8期 ) N u mb e r 6 in 2 0 1 5( T o t a l N o 3 0 8 ) 混 凝 土 Co n c r e t e 原材料及辅助物料 M ATERI AI AND ADM I NI CLE d o i ： 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 2 - 3 5 5 0 2 0 1 5 0 6 0 2 4 混凝土中卵石与浆体 间界面黏结强度试验研究 陈代果。 姚勇， 裴超武 ， 邓勇军， 赖宇迪 ( 西南科技大学 土木工程与建筑学院，四川 绵阳 6 2 1 0 1 0 ) 摘要 ： 混凝土界面过渡区( I T Z ) 的力学性能研究一直是复合材料研究的关键 ， 也是决定材料强度和耐久性的主要 因素。 通过 在不同强度等级混凝土中预埋不同粒径的天然卵石 ， 经过标准养护后 ， 采用 MT S液压加载系统进行拉拔试验 ， 获得卵石与浆体 之间的界面黏结强度来表征水泥浆体与骨料界面过渡区的力学特征。 从宏观上得到混凝土中卵石与浆体之间的界面黏结强度 的大小及规律 ： 卵石与浆体之间的黏结强度随着混凝土等级的提高而提高 ， 且黏结强度约为混凝土强度的 5 5 - 1 2 ； 卵石粒径 对黏结强度的影响相对较小 ， 也从侧面说明界面过渡区强度与混凝土强度之间的关系。 关键词： 混凝土； 卵石； 浆体； 界面过渡区；黏结强度 中图分类号： T U 5 2 8 0 4 1 文献标志码： A 文章编号 ： 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 5 ) 0 6 0 0 9 3 0 3 Ex per i ment a l st udy of t he i n t er f a c e bondi ng s t r eng t h bet we en pe ddl e and sl ur r y of conc r et e C I - N D m g u o ， Y A O Y o n g， P E I C h a o w u ， D E N G Y o n g j u n， L Y u d i ( S c h o o l o f C i v i l E n g i n e e ri n g a n d A r c h i t e c t u r e， S o u t h we s t Un i v e r s i t y o f S c i e n c e and T e c h n o l o g y， Mi a n y a n g 6 2 1 0 1 0， C h i n a ) Ab s t r a c t ： T h e me c h a n i c a l p r o p e r t y o f c o n c r e t e i n t e r r a c i a l t r ans i t i o n z o n e ( I T Z) h a s b e e n the k e y t o c o mp o s i t e ma t e ri a l s r e s e a r c h， i s to d e t e r mi n e the ma i n f a c t o r s of ma t e r i al s t r e n g t h a n d d u r a b i l i t y Th r o ug h e mb e d d e d d i f f e r e nt s i z e n a t u r al c o b b l e i n d i f f e r e n t s t r e n g t h g r a d e c o n c r e te， a f t e r s t a n d a r d c u d n g ， d r a wi n g t e s t w i t h MT S h y d rau l i c l o a d i n g s y s t e m ， a n d o b t a i n th e i n t e rf a c e b o n d i n g s t r e n g t h b e t we e n the c o bb l e a n d t h e p a s t e t o r e p r e s e n t t h e me c ha n i c a l c h a r a c t e r i s t i c s o f c e me n t p a s t e a n d a g g r e ga t e i n t e rfa c e t r a n s i t i o n z o n e F r o m the ma c r o t o g e t the s i z e an d r e gu l a r i t y o f the i n t e rfa c e bo n d i n g s t r e n g t h b e t we e n c o b b l e an d flu r r y i n the c o n c r e t e： t he b on din g s t r e n g th b e t we e n c o b b l e a n d s l u r r y a l o n g wi t h the i n c r e a s e o f c o n c r e t e g r a d e， and the b o n d s t r e n g t h i s a b o u t 5 5 -1 2 o f c o n c r e t e s t r e n g t h Co b b l e s i z e i n flu e n c e o n b o nd s t r e n g t h i s r e l a ti v e l y s ma l l ， a l s o c a n e x p l a i n the r e l a t i o ns hi p be t we e n i n t e rfa c e t r an s i tio n z o n e and the s t r e ng t h o f c on c r e t e Ke y wor ds： c o n c r e t e； c o b bl e； s l u r r y； i n t e r r a c i a l t r an s i ti o n z o n e； b on d i n g s t r e n g t h 0 引言 在细观结构 中混凝土一般被认 为是集 料 、 水泥石 、 界 面过渡 区( I T Z ) 组成的非均质三相体 。 其 中混凝 土界 面过 渡区是指在集料表面与浆体之 间形成 的厚度在 2 5 1 0 0 m之间的不均匀体系 ， 是混凝 土中的薄弱环节 ， 其强 度小于水泥石和集料强度 ， 具有 ( 松 散、 多孔 、 晶体粗大等 特点 ， 能够影 响混凝 土 的宏观力学性 能 - 3 1 。 目前 过渡 区 微观研究较多 ， 黄 与舟 、 郑 建岚等 采用环 境扫描 电子显 微镜观测了普通混凝 土 、 分别添加粉煤灰 、 膨胀 剂 的混凝 土 I T Z结构并对扫描 电镜图研究发 现加入粉煤灰后过渡 区 组 成 和 数 量 都 发 生 变 化 ： C S H 凝 胶 数 量 增 多 ， C a ( O H) 数量减少 ， 增加 了密实度 ， 减少 了不均匀性 ， 有效 的改善 了混凝土截面过渡 区。 崔宏 志 ， 刑锋 用扫描 电子 显微镜和傅里 叶红外 光谱 仪对轻骨料混凝 土 I T Z的微 观 结构进行了研究 ， 发现轻 骨料混 凝土 I T Z与普通 t 昆 凝 土 I T Z结构相似 ， 厚度 约为后者 5 0 。 但 目前过 渡区黏结强 收稿 日期 ： 2 0 1 4 - o 9 一 O 8 基金 项 目 ： 国家 自然科 学基金联合基金 ( 1 1 0 7 6 0 2 3 ) 度 尚无统一 的检测方法 ， 图 1 ( a ) 所示是文献 6 中采用的 方法 ， 是将水泥砂浆和切割好 的岩石黏结在一起 ， 在 水泥 砂浆 中预 埋拉 杆 ， 通 过 拉拔测 出 I T Z的 抗拉 黏结 强 度 ； 图 1 ( b ) 是河海大学采用的一种方法： 将岩石一侧与砂浆 黏结 ， 砂浆与钢板连接， 岩石是取芯得到的自 然断面 ； 图 1 ( c ) 所示劈拉试验， 要求岩石切割平整后与水泥砂浆黏结， 且 界面与垫条要完全对中 ； 图 1 ( d ) 是刘元湛、 杨培怡等通 过拉拔测量水泥浆体与集料过渡区黏结强度的方法 。 砂浆 一 集料界面过渡区是混凝土的薄弱环节 ， 能反应 混凝土的宏观力学性能 ， 因此 ， 试验 中应该尽可能 的提高 试验 的准确性和数据 的真实性 。 本研究以天然卵石和混凝 土为基体 ， 通过拉拔试验测得普通混凝土中 I T Z黏结强 度 ， 探讨不 同强度混凝土中不 同粒径卵石 与水泥砂浆过渡 区黏结强度 的变化规律。 1 试 验 1 1 试验 准备 ( 1 ) 混凝土材料 ： 水泥为 3 2 5 级水泥 ， 粗骨料为豆石 ， 93 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 劳模量以及损伤研究 J 工程力学， 2 0 1 2 ， 2 9 ( 1 1 ) ： 9 9 1 0 2 3 3史科 钢纤维高强混凝土梁柱节点抗裂性能试验研究E J 3 华北 水利水电学院学报 ， 2 0 1 2 ， 3 3 ( 6 ) ： 6 4 6 8 4 蔡军 钢纤维自密实混凝土弯曲疲劳性能研究 J 商洛学院学 报 ， 2 0 1 3 ， 2 7 ( 2 ) ： 64 6 7 上接 第 9 5页 式中： n ， r 一界面在 h高度的外法线矢量和切向矢量。 3 结论 界面过渡区性能对混凝土性能至关 重要 ， 通过本次宏 观试验和分析 ， 可以得出以下结论 ： ( 1 ) 低等级混凝 土中 ( 3 0 MP a ) 随着 卵石粒径的增 加 ， I T Z抗 拉 强 度 有小 幅增 加 ， 较 高 强 度 混 凝 土 ( C 3 5 、 C 4 0 ) 中 I T Z抗拉强度基本稳定 ， 在 3 5 上下波动 。 ( 2 ) 未加入外加剂 的普通混凝土 中， 界 面过 渡区宏观 抗拉黏结 强度 在 1 2 4 2 MP a ， 约为混 凝 土抗压 强 度 的 5 5 1 2 。 ( 3 ) 普通混凝土中， 提高 I T Z强度对混凝土抗压强度 提高具有明显作用： 以 C 1 5混凝土 I T Z强度为基础， 当其 增长速率在 8 0 范围 内， 混凝土强度 同 比增长 ， 当增 长率 超过 8 0 ， 混凝 土强度增长被放大 ， 增长速率加快 ， 当 I T Z 强度增长率到 1 0 3 1t ， 混凝土强度达到4 0 4 6 MP a ， 增长 率 为 1 7 3 ， 是 I T Z强度增长率 1 7 3 倍 。 参 考 文献 ： 1 MI N D E S S s T e s t s t o d e t e r mi n e d t h e m e c h a n i c a l p r o p e r t i e s o f th e i n t e r r a c i al z o n e l- c MA S O J C e d I n t e r f a c i a l T r a n s i t i o n Z o n e i n Con c r e t e RI LEMRe p o r t l 1 Lo n d o n： E& FNS PON。 1 9 6 6： 4 76 3 2 喻乐华 混凝土集料界面与强度关系的界面理论分析f J 华东 交通大学学报 ， 1 9 9 9 ， 1 6 ( 4 ) ： 1 4 1 9 3 王瑶， 等 混凝土中骨料 一 浆体界面过渡区的力学性能综述 J 第一作者： 联系地址 ： 联系电话 ： 侯蔚峰( 1 9 5 7一 ) ， 男 ， 高级工程师， 主要从事建筑工程 质量监督工作。 吉林省白城市光明北街 7 1 号( 1 3 7 0 0 0 ) 1 7 7 31 6 O 0 7 92 水利水电科技进展， 2 0 0 8 ， 2 8 ( 2 ) ： 8 9 9 4 4 崔宏志， 邢锋 用S E M和F rI R研究轻骨料混凝土界面过渡 区 J 混凝土， 2 0 1 0 ( 1 ) ： 1 8 2 0 5 黄与舟， 郑建岚， 林旭建 高参量粉煤灰混凝土中界面过渡区 的细观结构分析r J 1 福建材料 ， 2 0 0 2 ， 7 8 ( 3 ) ： 6 6 6 8 6 T A S O N G W A A g g r e g a t e c e m e n t p a s t e i n t e rf a c e P a r t I ： I n fl u e n c e o f a g g r e g a t e g e o c h e m i s t r y J C e m e and C o n c r e t e R e s e a r c h ， 1 9 9 9 ， 2 9 ( 7 ) ： 1 0 1 91 0 2 7 D E R O O I J M R S y n e r e s i s i n c e me n t p a s t e s y s t e ms D D e l f t ： De l f t Un i v e r s i t y Pr e s s ， 2 0 0 0： 8 3 8 H E I J S A W J 3 D S i m u l a ti o n and v i s u a l i z a ti o n s t u d i e s o f f l o w i n p o r o u s m e d i a E D D e l ft U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y ， 2 0 0 1 ： 1 4 7 9 1 S H A N E J D， MA S I NTO， N I NG SHM E f f e c t o f th e i n t e r r a c i a l W a n o n z o n e t h e c o n d u c t i v i ty o f P o r t l a n d c e m e n t m o r t a r s J J A m C e r a m S o c ， 2 0 0 0 ， 8 3 ( 5 ) ： 1 1 3 7 1 1 4 4 1 0 1 B I S S C H O P J D r y i n g s h r i n k a g e m i c r o c r a c k i n g i n c e m e n t b a s e d ma t e r i a l s D D e l ft： D e l f t U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y ， 2 0 0 2 ： 1 9 8 1 1 刘元湛， 杨学哈， 张承翼， 等 水泥浆体一 集料界面的黏结强度r J 硅酸盐学报 ， 1 9 8 8 ， 1 6 ( 4 ) ： 2 8 9 2 9 5 1 2 陈露一， 郑志河沼B 慧权， 等 混凝土界面过渡区不均匀特性研 究 J 武汉理工大学学报， 2 0 0 7 ， 2 9 ( 9 ) ： 1 1 1 1 1 4 1 3 1 于庆磊， 杨天鸿， 唐春安， 等 界面强度对混凝土拉伸断裂影响 的数值模拟 J 建筑材料学报 ， 2 0 0 9 ， 1 2 ( 6 ) ： 643 6 4 9 第一作者 ： 陈代果( 1 9 8 4一) ， 男 ， 硕士研究生 ， 主要从事建筑材 料、 工程检测与评估等方面的研究。 联系地址： 四 川省绵阳市 西南科技 大学土木 工程与建筑 学院 ( 6 2 1 0 1 0 ) 联系电话： 1 3 7 9 5 7 7 0 6 1 6 ) 京津冀预拌砂浆协 同发展领导小组在京成立 伴随着京津冀协同发展战略的不断推进 ， 以及 京津冀协同规划发展纲要 的呼之欲出， 作为一直践行国家绿色环保 理念、 促进节能减排的预拌砂浆行业， 京津冀三地的政府主管部门积极顺应政策发展趋势， 协同发展 ， 为企业赢得发展良 机 ， 为行业打造健康 的市场环境 。近 日， 京津冀 预拌砂浆 协同发展领 导小组成立 暨有关 事项工作会的召开 ， 又让我们看 到了这片产业蓝海的曙光。 会议决定即日 起成立京津冀预拌砂浆协同发展领导小组( 以下简称领导小组) ， 由北京、 天津、 河北三地散办联手推 进此项工作。会议推举李嘉建任领导小组顾问， 组长单位实行三地散办轮值制 ， 任期一年。首届组长单位为北京市散装 水 泥办公室 ， 由主管副主任王俊清担任组长。成员单位为天津市散装水泥办公 室、 河北省散水泥办公室。领导小组下设 办公室 ， 具体负责领导小组的 日常组织 、 协调等具体工作 ， 常设办公地点在 中国建筑材料联合会 预拌砂浆分会。 会议 同时确定了领导小组 的主要工作职能 ： 一是贯彻落实 国家产业政策和相关法律法规 ； 二是协调三地产业发展 ， 针对京津冀三地预拌砂浆协 同发展所遇到问题进行研究和探讨 ； 三是结 合京津冀预拌砂浆产业政策和管理模式 ， 指出有 利于三地 预拌砂浆产业发展 的建设性意见 ， 以共 同推动京津冀地 区预拌砂浆产业 的健康发展 ； 四是每年召开两次小组会 议 ， 确定当年工作思路和推进重点工作 ； 五是根据三地预拌砂浆行业发展现状 ， 适时组织商讨并研究相关工作 。 会议同时审议并通过了京津冀预拌砂浆协同发展共识， 此共识作为顺应国家宏观经济战略决策、 依据 循环经济法 制定 的具体方案 ， 得到 了与会领导的一致通过 。与会领导纷纷提 出按照今年政府工作报告的思路 ， 京津冀地 区应着手培 育和建立 “ 互联网 + 砂浆” 的销售经 营模式 ， 建议北京作为试点先行启动。会议 同时指出， 上述共识建议形成指导性的文 件， 文件力求务实、 具有可操作性， 而且要特别注意三地预拌砂浆现行政策和执行标准间的协调问题。为将京津冀三地 的共识文件加 以落实 ， 使京津冀预拌砂浆发展无 区域障碍 ， 会议 拟定于 7月 9日在天津 召开“ 京 津冀 预拌砂浆 协同发展 推进会” ， 并将在会上正式发布上述共识。 9 9 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m