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水泥基界面剂粘结抗剪强度研究

发布日期:2015-05-31 10:31:58
筋网超细水泥基砂浆加固工程中,砂浆同老混 凝土之间能否良好地结合为整体而共同工作主要取 决于其界面的粘结性能.目前,为了增强这类薄弱结 合面,工程中常使用界面剂来提高界面间的粘 结力⑴.
本文采用高性能水泥基材料的配制方法,研究了 采用普通硅酸盐水泥和超细硅酸盐水泥配制的水泥 基界面剂的粘结抗剪强度,并从中挑选了几组界面 剂,应用于水泥复合砂浆同老混凝土的粘结.通过Z
型直剪试验,研究了水泥基界面剂的粘结抗剪强度.
1试验
1.1原材料
普通硅酸盐水泥:湖南韶峰水泥集团有限公司 生产的“韶峰牌”强度等级为42.5 MPa的普通硅酸 盐水泥,其化学组成见表1,物理力学性能见表2.
超细硅酸盐水泥:上海双鹤水泥厂生产的U型 超细硅酸盐水泥,平均粒径10.5 jrni,粒径小于20
Tab. 1 Chemical constitution of the cements
质M分数/%
Si〇2CaO Al2〇3Fe2〇}SQsMgO
普通硅酸盐水泥23.054.5 7.42.82.04.4
超细硅酸盐水泥27.045.8 11.22.45.44.6
fmi的质量分数为90%,其化学组成如表1,物理力 学性能见表2.
减水剂:北京城建混凝土外加剂厂生产的高浓 型萘系高效减水剂,简称DFS-2,掺量为2%时减水 率达25%以上.
膨胀剂(UEA):江西瑞州特种建材集团生产, 比表面积280 m2/kg, 0.08 mm筛筛余8%,限制膨 胀率(空气中28 d) 0.02%.
硅灰(SF):贵州遵义铁合金厂生产,SiQz的质
量分数>90%,平均粒径0.1
可再分散聚合物胶粉:VINNAPAS4(5010),为 德国瓦克化学公司生产.
表1水泥的化学成分
表2水泥的物理力学性能
Tab. 2 Physical and mechanica里 properties of the cements
材料比表面积标准稠度凝结时间Ahmin)抗M强度/MPa抗折强度/MPa
/(m2*kg)/%初凝终凝Id3d7d28dId3dId28d
普通硅酸盐水泥35026.80
60.002:203:30/24.3/52.2/4.8/8.8
超细硅酸盐水泥8554:205:3015,531.542.8/3.66.27.5/
1.2界面剂品种
实验共分三大组,其中每一大组中分两小组, 小组组号为大写字母的界面剂所用水泥为普通硅酸 盐水泥,小组组号为小写字母的界面剂所用水泥为 超细硅酸盐水泥,界面剂品种见表3.
表3界面剂品种
Tab. 3 Kinds of the interfacial agents
编号界向剂特征
界面剂绀成水泥品种
1 —B掺有高效减水剂的水泥普通砟酸盐水泥
1 1-b净浆超细硅酸盐水泥
22^C 2 - c掺有砷粉、膨胀剂和高效普通硅酸盐水泥
减水剂的水泥净浆超细硅酸盐水泥
.3-D
33^d掺有硅粉、膨胀剂、高效 减水剂和5%可再分散胶 粉的水泥净浆普通砵酸盐水泥 超细砵酸盐水泥
1.3试验方法
1.3.1试件制备
实际加固工程中,水泥基砂浆同老混凝土结合 面应力比较复杂.对于破坏面主要以剪力为主的剪 切滑移破坏,选择Z形试件作为直剪试验的试件形 式[2],如图1.其中老混凝土的龄期在3年以上,粘
结面采用人工凿毛.加固砂浆的材料配合比及其在 标准条件养护下7 d,28 cl抗压强度见表4.
表4加固砂浆的配合比及抗压强度 Tab. 4 Mixture ratio and compressive strength of the composite mortar
原衬料配合比抗压强度/MPa
水泥 砂外加剂水 7 d 28 d
加固砂裝0.85 2 〇. 150.3 42.4 59.7
1.3.2界面剂的选用
(i)不涂任何界面剂;(n)选择表i中i - B组 界面剂,即掺有高效减水剂的普通水泥净浆界面剂; (in)表1中的2-c组界面剂,即掺有硅粉、膨胀剂 和高效减水剂的普通水泥净浆界面剂;(w)表1中 的2 - c组界面剂,即掺有硅粉、膨胀剂和高效减水 剂的超细水泥净浆界面剂;(V)表1中的3-D组 界面剂,即掺有硅粉、膨胀剂、高效减水剂和可再分 散胶粉的普通水泥净浆界面剂.
1.3.3试件制作
在老混凝土粘结面凿毛之后用清水冲洗干净, 使不留水泥浮浆,同时使水自然浸透,待结合面不留 水迹,仅保持稍微湿润状态.接着将老混凝土试块放
回100 nun X 1〇〇 mm X 300 mm的试模中,取两块 50 mmX 100 mm X 5 mm的木板搁置于Z型的两 端,再在老混凝土粘结处理面上均匀地涂上一层拌 和好的界面剂,其涂抹厚度约〇.5~1 mm.最后在 空缺处填浇表4中的复合砂桨.将试件置于温度为 (23±2)1C,相对湿度45%〜75%的室内养护,24 h后脱模,并取出两块小木板.28 d后,在量程为50 吨的万能试验机上测抗剪强度.其中每组界面剂制 备三个试块,为便于比较,同时制作整浇老混凝土和 新混凝土抗剪试件,整浇试件中配置钢筋,防止过早 地发生弯曲破坏.
不使用界面剂时,水泥基加固砂 裝同老混凝土粘结抗剪强度最低.刷改性后的超细 水泥基界面剂,界面粘结抗剪强度最高达到了整浇 混凝土的70.8%.加入可再分散聚合物胶粉改性后
的聚合物普通水泥基界面剂,界面粘结抗剪强度也 达到了整浇混凝土的63.5%.界面剂对粘结抗剪强
度的影响也可以从试件剪切破坏面观察到.不刷任 何界面剂的(I )组试件和刷普通水泥净浆界面剂的
(n)组试件,剪切破坏面几乎完全发生在老混凝土
原界面,见图2和图3.而采用(IV),(V)组界面剂
的试件,从图4和图5中可见,剪切破坏发生在砂 架层,复合砂浆与老混凝土粘结得非常好.