氯盐环境下UHPC-NC界面黏结性能试验研究

氯盐环境作为一种较为常见的化学侵蚀环境,研究其对超高性能混凝土(ultra-high performance concrete,UHPC)和普通混凝土(normal concrete,NC)界面耐久性能的影响对于UHPC加固混凝土结构和UHPC-NC组合结构的工程应用均具有重大的现实意义.基于此,通过在常规环境以及氯盐环境下的推出试验,获得了干湿循环次数(0次、25次、50次)、氯盐浸泡天数(0 d、50 d、100 d)及界面处理方式(钢丝刷刷毛、高压水射流冲毛、表面缓凝处理)对UHPC-NC界面黏结强度、界面黏结刚度及界面黏结滑移曲线的影响.结果表明:在100 d试验周期内,干湿循环及氯盐浸泡作用造成的界面黏结强度损失率不超过20%;氯盐环境作用时长的增加会导致界面黏结刚度的降低;随着界面粗糙度的增加,UHPC-NC试件的界面黏结强度以及界面黏结刚度均会增加;界面粗糙度的提高有助于界面抗氯盐侵蚀能力的提升.受到界面处理方法的影响,UHPC-NC试件经历干湿循环及氯盐浸泡后,荷载滑移曲线呈现2种不同的形式,分别对应光滑界面(钢丝刷刷毛界面)和其他界面(高压水射流冲毛界面和缓凝剂处理界面).各组试件的黏结滑移曲线在荷载到达峰值前趋于一致;荷载到达峰值后,前者存在荷载骤降段及持荷段,后者则随着滑移量的增加荷载不断降低.根据UHPC-NC黏结滑移曲线特征,提出了黏结滑移建议模型.

玄武岩微筋对磷酸镁修补砂浆弯曲性能的增强增韧效应研究

为了探究玄武岩微筋(Basalt minibar)对磷酸镁修补砂浆(MPCRM)的增强增韧改性效果,通过四点弯曲试验分析纤维类型、纤维掺量、基体水胶比及养护条件对MPCRM弯拉强度和弯曲韧性的影响规律。试验结果表明:玄武岩微筋对MPCRM的弯曲增强增韧性能优越,且其增韧效果优于玄武岩单丝纤维;当玄武岩微筋掺量不低于1.0%(体积分数)时,MPCRM弯拉强度和弯曲韧性均随着玄武岩微筋掺量增加而提高;随着水胶比提高,玄武岩微筋增强MPCRM的弯曲韧性降低,弯拉强度先增加后减小,水胶比为0.18和体积掺量为1.5%的玄武岩微筋增强MPCRM的弯拉强度最大;掺入玄武岩微筋能够部分弥补低温养护MPCRM的受冻损伤。

碳纤维编织网增强磷酸镁水泥砂浆界面黏结性能研究

为研究碳纤维编织网增强磷酸镁水泥砂浆加固法(TRMM)中2个界面(砂浆-混凝土、碳纤维编织网-砂浆)的黏结性能,对21个黏结试件进行了弯折试验。研究变量包括界面处理方式(打磨、刻槽、凿毛)、磷酸镁水泥砂浆(MPCM)类型(MPCM、聚乙烯醇纤维(PVA)改性MPCM)、碳纤维编织网处理方式(表面涂层、表面涂层+粘砂、浸渍+粘砂),分析了试件破坏模式和在不同变量下黏结性能变化规律。结果表明,砂浆-混凝土界面黏结性能随着界面粗糙度的提高而增强,当粗糙度由0.77 mm提高至1.97 mm,试件由脆性破坏变为延性破坏;PVA可通过桥联作用改善碳纤维编织网-砂浆界面黏结性能;浸渍和粘砂后碳纤维编织网-砂浆界面黏结性能显著增强,界面黏结强度提高68%。

预应力钢箍加固混凝土圆形短柱轴压性能研究

对33个预应力钢箍加固混凝土圆形短柱(PSHC)及9个对比柱进行轴压性能试验,研究配箍率(包括钢箍间距、混凝土柱直径)、预应力比、初始轴压比等因素对PSHC承载能力和变形能力的影响。结果表明:PSHC的承载能力和变形能力相比于对比柱,可分别提高107%和540%。加固效果会随着钢箍配箍率的增加而变好;预应力比逐渐增加时PSHC承载能力逐渐增加,峰值应变逐渐降低;初始轴压比的大小不会对加固效果产生明显影响,预应力钢箍加固混凝土柱技术可以作为一种不卸荷的加固方式。此外,提出PSHC承载力计算方法,用该文试验和其他学者试验数据进行验证,计算结果与试验结果吻合良好。

UHPC与普通混凝土试件界面黏结抗冻性能试验研究

超高性能混凝土(UHPC)因为其较高的强度和优良的耐久性被认为是极具潜力的结构修补用材料之一。同时,UHPC与普通混凝土(NC)之间的界面黏结性能,是影响UHPC在混凝土加固修复工程中应用可靠性的关键因素。针对严寒环境,本试验对超高性能混凝土与普通混凝土(以下简称UHPC-NC)黏结试件开展-60℃的冻融循环试验,分析冻融循环后试件的宏观形态变化、质量变化率。通过黏结强度试验,获得界面的黏结强度以及相应的界面破坏模式。试验主要分析-60℃冻融循环对UHPC-NC试件界面黏结性能的影响,以及界面的不同处理方式(钢丝刷刷毛、高压水射流冲毛及劈裂)对抗-60℃冻融循环作用的影响,同时,对冻融作用下UHPC-NC试件的界面损伤机理进行初步探索。试验结果表明:-60℃冻融循环对UHPC-NC试件黏结强度有较大影响,劈裂组试件的界面黏结强度在经历10次、15次、20次冻融循环后分别下降为界面黏结基准强度的72.94%、55.62%及44.33%,界面黏结强度呈现先急速下降再缓慢下降的趋势;界面粗糙度越高,界面的剩余黏结强度越大,经历20次冻融循环后,劈裂组试件的剩余黏结强度为高压水射流冲毛试件的2.03倍。

预应力钢带-外包钢复合加固混凝土短柱循环轴压性能研究

为研究预应力钢带-外包钢复合加固混凝土柱在循环轴压荷载作用下的力学性能,开展了5个单调加载复合加固混凝土柱和5个循环加载复合加固柱的对比试验。研究了不同加固方式和钢带间距对试件破坏形态、承载力、变形能力、残余变形、承载力退化和刚度退化的影响规律。结果表明:循环荷载作用下的荷载-位移包络线与单调荷载作用下的荷载-位移曲线基本吻合;与未加固试件相比,复合加固试件承载力和变形能力明显提高,残余变形明显减小,承载力和刚度退化速度明显放缓;钢带间距减小,复合加固试件加载后期的承载力退化呈减弱的趋势,刚度退化速度放缓。

不同铝合金板加固方式对RC梁抗弯性能的影响

为了探究不同锚固方式对铝合金板加固RC梁抗弯性能的影响,本文设计了4种加固方式:粘贴(EB)、粘锚(EFB)、端部锚固(MFE)和整体锚固(MFU),开展四点弯曲加载试验。试验结果表明:不同类型的加固方式,其破坏模式主要有两类:EB、EFB加固发生端部混凝土剥离破坏,破坏呈脆性;MFE、MFU加固发生跨中混凝土压溃破坏,其存在荷载“二次上升”现象,破坏呈延性。EB、EFB加固承载能力分别提高了11.55%和87.38%,在粘贴加固的基础上,增加锚栓连接在一定程度上可以抑制端部混凝土剥离,改善抗弯加固效果。MFE、MFU加固承载能力分别提高了58.32%和70.35%,这两种加固方式可以同时保证承载能力和延性的提升,二者加固效果相当。针对不同的加固方式,按照规范要求进行了承载力验算,验算结果与试验值相接近。

超高性能混凝土与普通混凝土界面抗剪强度计算方法

为提高超高性能混凝土(ultra-high performance concrete,UHPC)和普通混凝土(normal concrete,NC)界面抗剪强度设计计算的精确性与合理性,广泛搜集国内外文献中相关的试验数据,建立了包含521组试验数据的UHPC-NC界面抗剪试验数据库,并在假定界面剪切破坏机构的基础上,通过理论分析与数据拟合提出了UHPC-NC界面抗剪强度的计算方法。通过与现有规范设计方法及经验预测方法对比可知,所提出的计算方法具备更高的计算精度。同时,将所提出的计算方法用以改进界面内聚力单元的损伤起始准则,利用有限元软件ABAQUS的二次开发功能,建立UHPC湿接缝受弯试验的有限元模型。与已有研究中的试验结果对比表明,该有限元分析方法可以较精确地模拟UHPC接缝板的受力性能,可用于UHPC-NC组合构件的工程设计与优化改进。