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新老混凝土粘结断裂性能研究及工程应用

韩菊红

  本文属国家基础性研究重大项目(攀登计划B)《重大土木与水利工程安全性与耐久性的基础研究》之5.2(1)课题及国家自然科学基金项目(59778045)《新老混凝土的粘结机理研究》课题子项。研究新老混凝土粘结性能和工程应用技术已成为混凝土结构补强加固的关键,也是水利与土木等工程领域中混凝土结构安全性和耐久性基础研究所迫切需要解决的重大课题。本文考虑粘结面在受载前总存在有初始微裂缝这一特点,用混凝土断裂力学理论和试验方法来研究新老混凝土粘结面的粘结机理和力学特性,并提出新老混凝土粘结的工程应用建议。本文主要研究工作如下:1.进行了四组24水平共计87个新老混凝土粘结试件的断裂试验,讨论了新老混凝土粘结的断裂机理及影响断裂性能的主要因素,如老混凝土界面的粗糙度、界面剂类型、混凝土粗骨料最大粒径、粘结龄期等。试验结果表明,新老混凝土粘结断裂性能明显低于新混凝土整体试件的断裂性能。2.在新老混凝土粘结断裂试验的基础上,对影响新老混凝土粘结断裂性能的主要因素进行了显著性分析,各因素对粘结断裂韧度影响的显著性大小依次为界面粗糙度、界面剂类型、粘结龄期、混凝土强度、混凝土粗骨料最大粒径等;并给出了新老混凝土粘结断裂韧度的多因素计算公式,可为工程设计和加固维修提供参考。3.用混凝土破坏的细观结构模式对新老混凝土粘结界面的粘结机理进行了分析,从不同的途径来讨论提高新老混凝土粘结性能的措施。分析结果表明:新老混凝土的界面粘结强度除了受老混凝土界面的尺寸及表面结构、粗糙程度影响外,还与新老混凝土粘结界面间发生化学反应的强弱有关。同时根据新老混凝土粘结断裂试验结果,分析了粗骨料最大粒径对新老混凝土粘结断裂韧度的影响机理,并用分形理论对影响机理进行了验证。4.从界面断裂力学的基本理论出发,讨论了新老混凝土粘结面裂缝尖端微裂缝区对粘结面断裂性能的影响。建立了新老混凝土粘结面带状微裂缝断裂过程区模型。结合试验结果,对粘结断裂韧度进行了修正。5.用混沌理论分析了新老混凝土粘结界面断裂损伤微裂缝动态扩展过程,界面层原始微裂缝的稳定、稳定扩展和失稳扩展的动态扩展过程与混炖理论中倍周期分叉的定态区、分叉区和混饨区模型相符合。6.在简要分析了国内外对新老混凝土粘结面处理方法和粘结面粗糙度评定方法的基础上,提出了新老混凝土粘结面处理的切槽法和与之相协调的粗糙度评定的粗糙率法。该粘结面粗糙度评定方法与灌砂法具有内在的等价性。并用工程实例对该方法的适用性和有效性进行了验证。……   
[关键词]:新老混凝土;粘结;断裂;多因素计算公式;断裂过程区模型;分形;混沌;切槽法;粗糙率法;工程应用
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:大连理工大学2002年