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高温后新老混凝土粘结劈拉强度试验研究

王建伟

  1.引言混凝土结构是当今社会应用最为广泛的一种结构类型,近年来混凝土结构的维修、加固和改造已成为一门新兴的学科分支。利用混凝土进行补强加固的关键在于新老混凝土粘结面的粘结性能,粘结面在常温下的粘结性能已有较多较深入的研究和结论,而对于补强加固的混凝土建筑物在受到高温(例如火灾)后其新老混凝土粘结面的粘结性能有何变化?另外,对于经常处于高温状态下的建筑,如冶金和化工车间受高温辐射的结构(温度在200℃~300℃),烟囱筒壁(温度在100℃~150℃)等结构,经过高温作用后,其粘结面的粘结性能会发生什么变化,这些目前都不明确,因此很有必要对这一基本问题进行试验研究。2.本文的研究工作近年来国内外进行了大量高温下混凝土材料受力性能的试验研究和理论分析,但大都是针对混凝土本身,而对混凝土粘结面受高温影响的研究甚少,只有大连理工大学在1999年作了200 C后新老混凝土粘结性能的研究。本文采用混凝土的基本力学指标—劈拉强度来衡量新老混凝土粘结面在高温作用下的力学性能。本文研究旨在通过试验和理论分析,考察不同高温(200℃~900℃)后新老混凝土粘结面的劈拉强度,阐明温度和粘结面劈拉强度之间的关系,对加固工程防高温具有指导意义。主要内容有:本文对75个高温作用后的标准立方体新老混凝土粘结试件进行了劈拉试验,温度从常温到900 C分9个温度段,降温方式分自然冷却和喷水冷却两种。着重考察了温度、降温方式、界面粗糙度及界面剂对新老混凝土粘结劈拉强度的影响规律,阐述了高温后粘结强度下降的机理。郑州大学硕士论文3.试验概况(1)试件本试验的老混凝土是采用2000年3月浇制的一批混凝土梁。该批混凝土梁采用525’普通硅酸盐水泥,水灰比为0.53,设计强度为C35。用切割机切成 150X 150X 150mm’的立方体,测得其立方体抗压强度为41.ZNfl,ao新混凝土设计强度等级选用C40,采用525’普通硅酸盐水泥,砂是中粗河砂,粗骨料的粒径为川~30mm。老混凝土表面处理后的表面分为1型面、11型面、ill型面三种类型。(2)粘结剂本试验采用三种粘结剂:无粘结剂、同新混凝土相同水灰比的水泥净浆、掺10%U型膨胀剂的同新混凝土相同水灰比的水泥净浆(以下简称水泥膨浆)。界面剂的厚度一般为2~3mm。u)试验现象从试验中可以观察到所有粘结试件的破坏都是从粘结面断开,破坏面比较平直。但具体情况与所受温度不同而有关。在常温到300 C温度段内,老混凝土表面的凹坑中基本被新水泥浆体填平,有多数试件的老混凝土的部分骨料被剪断。在州OC到6mC温度段内,老混凝土一侧的凹坑中有少许新水泥浆体,大部分浆体都附着在新混凝土的一侧。在0700 C到900 C温度段内,试件表面己出现许多细小裂缝,尤其是四个面上沿粘结面出现了环向裂缝,破坏后,新水泥浆体全部附着在新混凝土上,在900 C作用后,新老混凝土粘结试件轻轻一摔即从粘结面断为两半。新混凝土整体伴随试件也从中间断开,剪断了许多骨料。N)分析原因:一是老混凝土与新混凝土的水泥砂浆在高温下的变形不协调,这其中也包括粘结面上新混凝土中的骨料与水泥砂浆的变形不协调。在温度互互07郑州大学硕士论文升高的情况下,粗骨料是一直在膨胀,而水泥砂浆因失水而急剧收缩,这会在骨料与水泥砂浆间造成较大的内应力,从而产生微裂缝,温度越高,裂缝就越扩展,因而使其粘结面劈拉强度降低。二是水泥水化物的分解。水泥石中的主要水化物如硅酸二钙和氢氧化钙,基本是在400 C~800 C之间完全脱水,一方面脱水会严重地改变原物质的性质,如Ca(OH)。分解为CaO,另一方面游离的CaO在冷却后又与空气中的水汽接触而逐渐消解成Ca(OHh,导致体积膨胀,在水泥石中产生很大的应力,从而导致水泥石结构的破坏,严重影响粘结面上水泥石和骨料的粘结;三是因为在冷却(特别是喷水降温)的过程中,粗骨料由膨胀转为收缩,水泥石因吸水而膨胀,新的变形不相容导致新的不协调,也会产生一定的微裂缝。其它还有一些次要原因,如温度升高会造成骨料受热?……   
[关键词]:高温;新老混凝土粘结;劈拉强度;界面处理;降温方式;粗糙度;界面剂
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:郑州大学2002年