新老混凝土粘结面渗透性能试验研究

对96个圆台柱体试件的新老混凝土粘结面渗透性进行了试验研究,分析了界面处理方法、界面剂类型以及粗糙度等对粘结面渗透性能的影响,并对粘结面的渗流特性及层面力学参数,如粘结面等效水力隙宽、渗透系数以及渗透规律进行了初步探讨。结果表明,新老混凝土粘结面的渗透性大于新老混凝土本体的渗透性,粘结面是其渗水的主要通道,界面剂可改善粘结面的抗渗性能。在粘结面渗水高度量测的基础上,根据渗透压力和渗水高度,推导了粘结面的等效水力隙宽及渗透系数的计算公式,粘结面的渗流基本上属于层流渗流,粘结面的等效水力隙宽在0 11～0 27μm之间,渗透系数多数在1 1×10-10～4 8×10-9cm s之间,个别高达1 8×10-4～2 5×10-4cm s。

丹江口大坝加高工程新老混凝土结合问题研究

在大坝加高工程中,新老混凝土结合问题是主要技术难题之一;同时,坝体加高前后的坝踵应力变化、新老坝体能否联合受力也是设计关心的主要问题。根据丹江口大坝加高施工方案,对大坝加高施工期以及完建后的运行期新老混凝土结合面工作状态、新老坝体联合受力情况、水库水位抬高后对坝踵应力影响等问题,采用数值模拟方法进行了仿真计算分析。得出了大坝加高及水库水位升高后,与大坝加高前相比,坝踵附近垂直向应力状态没有恶化;在任一时刻,新老混凝土结合面都是部分张开、部分接触,但缝面还是能有效地传递水平推力等结论。

新老混凝土粘结面的抗冻剪切性能试验研究

本文通过162块新老混凝土粘结Z形剪切试件的试验,研究了冻融循环对新老混凝土粘结面剪切性能的影响。试件在温度-18℃～8℃范围内经受了0、5、10、15、20和30次的冻融循环。分析了新老混凝土粘结面冻融损伤破坏的机理和冻融循环次数、界面处理方法、界面剂的类型以及新老混凝土的强度等对粘结面粘结剪切强度的影响。研究表明,在冻融循环作用下,新老混凝土粘结剪切强度随冻融循环次数的增加急剧下降,冻融30次时,所试验的试件几乎全部从粘结面冻融破坏。粘结剪切强度的下降是由于新老混凝土本身强度的下降和粘结剂强度的下降以及粘结面的损伤等共同作用的结果。

重力坝加高中减少结合面开裂措施的研究

由于气温年变化及新老混凝土温差的作用,混凝土重力坝加高后,新老混凝土结合面绝大部分将被拉开,使大坝整体性降低。本文提出了在新混凝土内进行横向分缝并在下游面进行永久保温的防裂工程措施,使结合面开裂面积大幅度下降,超载条件下的坝体应力显著改善。文中研究了缝端应力集中问题,结果表明,年温度变化影响较大的深度只有5m左右。当横缝深度超过6m时,缝端应力集中不显著,横缝不致于扩展。

硅溶胶分散硅粉浆液涂覆强化新老混凝土界面

在老砼表面涂覆硅溶胶分散硅粉浆液吸收新老砼界面区内富集的Ca(OH)2,形成CSH凝胶,改善甚至消除界面过渡区,提高界面粘结强度,通过扫描电镜研究了新老砼粘结界面的强化机理,结果表明,采用低水灰比水泥净浆界面处理时,新老砼粘结界面仍存在CH富集的界面过渡区,新老混凝土粘结试样3d、7d和28d界面粘结强度增大幅度仅为未处理试样同龄期界面粘结强度的11%、8%和12%,而采用硅溶胶分散硅粉浆液进行界面处理时,新老砼粘结界面区几乎不存在界面过渡区,而形成丰富的CSH凝胶水化产物层,与未经界面处理相比,新老砼粘结试样3d、7d和28d界面粘结强度增大幅度分别高达71%、68%和52%。

新型AS界面剂对新老混凝土界面粘结性能的影响及机理

研究了新型AS界面剂对自然养护条件下新老混凝土界面粘结性能的影响及机理,结果表明,自然养护条件下,与低水灰比水泥净浆处理相比,AS界面剂处理时早期界面粘结强度较低,与未经处理时相当,但未经处理及低水灰比水泥净浆处理时,在较早养护龄期(7 d后)即开始出现强度倒缩;采用AS界面剂处理时,其界面粘结强度的增长与界面剂组分有关,以硅粉为主时,28 d后强度也有所倒缩,以粉煤灰为主时,56 d内强度均持续增长,其原因是由于新老混凝土变形差异过大形成界面剪切应力,导致过早形成的界面粘结结构局部破坏所致,而采用粉煤灰为主的新型AS界面剂处理时,其界面粘结作用则随养护龄期延长而缓慢形成,因而界面粘结强度得以持续增长。

钢纤维混凝土与老混凝土粘结抗冻劈拉性能研究

本文通过141个钢纤维混凝土与老混凝土粘结试件的劈拉试验，研究冻融循环对新老混凝土粘结面劈拉性能的影响，分析新老混凝土粘结面的冻融损伤破坏机理和钢纤维体积率、冻融循环次数、界面剂类型等对粘结面劈拉强度的影响。试件在-18℃-8℃温度范围内经受了0、15、20、25、35、40和45次冻融循环。研究表明：在冻融循环作用下，新老混凝土粘结劈拉强度随冻融循环次数的增加急剧下降；在一定范围内，随钢纤维体积率的增加，粘结面抗冻劈拉强度明显提高。最后，建议钢纤维混凝土与老混凝土粘结面抗冻劈拉强度的计算公式。

新老混凝土粘结面渗透性能改善方法探讨

根据新老混凝土粘结面的粘结机理和渗透特性,提出了在老混凝土粘结面凿槽加大渗流路径的方法,来提高新老混凝土粘结面的抗渗性能。通过带凹槽的老混凝土粘结面与新混凝土粘结的复合圆台柱体试件的渗透性能对比试验研究,分析了凹槽宽度、粗糙度、界面剂等对粘结面渗透性能的影响。结果表明,采用在老混凝土表面凿槽的方法,可大幅度提高新老混凝土粘结面的抗渗性能,并将该方法应用于某水闸新老混凝土粘结面的处理,取得了满意效果。

钢纤维混凝土/老混凝土黏结劈拉强度的影响因素

通过135个钢纤维混凝土与老混凝土100 mm×100 mm×100 mm立方体黏结试块的劈拉试验,研究了老混凝土表面粗糙度、界面黏结剂和新混凝土中钢纤维体积分数对钢纤维混凝土/老混凝土黏结强度的影响,探讨了钢纤维混凝土与老混凝土的黏结机理.采用极差分析和方差分析的方法,分析了老混凝土表面粗糙度、界面黏结剂和新混凝土中钢纤维体积分数对钢纤维混凝土/老混凝土黏结强度影响的显著性.结果表明,老混凝土表面粗糙度、界面黏结剂和新混凝土中钢纤维体积分数对钢纤维混凝土/老混凝土黏结强度都有显著影响,其中以表面粗糙度对劈拉强度的影响最为显著.提出了钢纤维混凝土与老混凝土黏结劈拉强度的计算公式.

冻融时引气剂对新老混凝土黏结面劈裂抗拉性能影响的试验研究

采用新老混凝土黏结复合立方体试件,通过快速冻融试验,对在界面剂和新混凝土中掺加引气剂的新老混凝土黏结面的冻融劈裂抗拉性能进行了试验研究,探讨了冻融循环次数、引气剂、黏结面粗糙度和界面剂类型等对黏结面劈裂抗拉强度的影响.界面的粗糙度为0.23～6.90mm,界面剂选用掺加1%引气剂的水泥净浆、水泥砂浆和同时掺加10%UEA膨胀剂的水泥净浆.试验结果表明,在界面剂和新混凝土中掺加引气剂可显著提高新老混凝土黏结面的抗冻融性能,在同样条件下,黏结面的抗冻融性能可提高一倍以上,与未掺加引气剂的新老混凝土黏结面相比,黏结面的劈裂抗拉强度随冻融循环次数的增加而降低趋势变缓.根据试验,适当的粗糙度和掺加引气剂的水泥砂浆界面剂对新老混凝土黏结面的抗冻融性能有较好的改善作用.

新老混凝土粘结试件的受力数值模拟及分析

基于有限元数值模拟综合对比分析了劈拉极限状态下整体混凝土试块、传统的新老混凝土试块和采用钢筋机械连接的新老混凝土试块的粘结性能,结果表明:在相同条件下,采用钢筋机械连接新老混凝土粘结时,其劈拉强度比传统的不加连接件的新老混凝土粘结试块提高了约20%,而且采用钢筋机械连接件具有显著地抑制劈裂面的裂缝扩展,混凝土中不同位置的劈拉应力的增长与该处到钢筋轴心的距离基本呈线性关系.

冻融条件下钢纤维混凝土与老混凝土粘结面的劈拉性能

通过对105块100mm×100mm×100mm钢纤维混凝土与老混凝土立方体粘结试块快速冻融后的劈拉试验,探讨冻融循环次数、钢纤维体积率等因素对新老混凝土粘结性能的影响。结果表明,钢纤维混凝土与老混凝土粘结劈拉强度随冻融次数增加而下降、随钢纤维体积率的增加有一定程度提高。最后,建立了考虑老混凝土劈拉强度、冻融循环次数和钢纤维体积率影响的钢纤维混凝土与普通老混凝土粘结劈拉强度的计算模式。

基于数字图像法的新老混凝土粘结面粗糙度表征

提出了一种制作新老混凝土粘结界面人造粗糙度的方法,并基于分形理论对用数字图像法获得的粗糙界面形貌进行处理,以分形维数表征界面的粗糙度;再利用自编的Matlab程序实现界面的三维重组,验证了数字图像法的准确性;最后,研究了界面粗糙度与新老混凝土粘结性能的相关性。结果表明:新老混凝土粘结性能与界面分形维数呈正相关,存在近似关系R=aD+b。

带凹槽的新老混凝土粘结面渗透性能试验研究

采用新老混凝土复合圆台柱体粘结试件,对72个带凹槽的老混凝土粘结面与新混凝土粘结的渗透性进行了试验研究。主要考察了凹槽宽度、界面剂等对粘结面渗透性能的影响,并对粘结面的等效水力隙宽、渗透系数以及渗透规律进行了初步探讨。结果表明,在老混凝土表面刻槽,可提高新老混凝土粘结面的抗渗性能;界面剂可改善粘结面的抗渗性能。粘结面的等效渗透系数约为1.94×10-8～4.03×10-9cm/s。

新老混凝土粘结的抗压强度塑性极限分析

对新老混凝土粘结试块进行了抗压强度研究,发现新老混凝土粘结在竖向受压情况下,其抗压强度远低于整浇混凝土的抗压强度.因此,对新老混凝土粘结试块的竖向抗压强度进行相关理论分析,并根据试验,提出了新老混凝土粘结的受压破坏机构;又利用塑性极限分析中的上限定理,得到了新老混凝土粘结抗压强度的理论解.对比理论解与试验值,发现理论解高于试验值,在详细分析原因后,对理论解进行了相应修正.

三峡泄洪坝段结构应力计算分析

本文用三维有限元法计算三峡泄洪坝段在自重、水压力、泥沙压力和扬压力等荷载作用下的结构应力,并研究新老混凝土接缝的结合程度对坝体应力的影响。

丹江口大坝加高对裂缝稳定性的影响研究

丹江口大坝初期工程存在裂缝,大坝加高会对裂缝性态产生影响。通过对丹江口大坝两个典型坝段的仿真分析,研究大坝加高过程、运行期及缝内进水情况下上游面水平裂缝、竖向裂缝、坝顶裂缝、下游面裂缝以及新老混凝土结合面的状态变化。结果显示:(1)加高过程不会引起初期大坝上游水平裂缝、大坝坝顶裂缝以及下游坝坡裂缝的扩展;(2)初期坝顶及坝坡的裂缝在加高后被新混凝土覆盖,原有裂缝在加高后运行期扩展的动因基本消失,但上游面竖向裂缝影响不明显;(3)裂缝进水后会使开度增加,有小幅度的扩展;(4)裂缝和结合面均进水后,143.0 m高程水平缝会有较大幅度扩展。

新旧混凝土结合Z型粘结试件的模型研究

采用试验与计算两种方法,对新旧混凝土结合的Z型粘结试件受力与破坏状态进行了研究。结果表明,模型尺寸引起的附加力偶对Z型粘结件极限荷载有较大影响;粘结面的结合强度决定了试件的破坏形式;利用Z型粘结试件测定新旧混凝土结合面抗剪强度值需要相应的修正。

三峡枢纽溢流坝段、坝体应力三维光弹性实验研究

本文应用三维光弹性实验方法,研究了三峡溢流坝在自重、水压力、泥沙压力等荷载作用下的结构应力状况,着重研究了新老混凝土的接缝对溢流坝坝体应力的影响。

新老混凝土植筋黏结界面抗渗性能试验研究

通过试验和理论分析考察新老混凝土植筋黏结界面的抗渗性能,为实际加固工程提供指导。首先采用逐级加压抗水渗透试验,定性分析了不同的界面处理方式下新老混凝土植筋加固试件黏结界面的抗渗等级,随后基于试验结果,定量估算了不同界面处理方式下黏结界面的渗透系数。结果表明,新老混凝土本体的抗渗性能优于黏结界面;植筋黏结界面的抗渗性能较无植筋界面有所降低;采用无收缩混凝土、涂刷界面剂并凿毛或在界面上横向刻槽等有利的界面处理方式可以显著改善黏结界面的抗渗性能。