UHPC结构界面处理方法研究综述
0 引言
超高性能混凝土(UHPC)是一种超高强、超高韧、高耐久的高性能水泥基复合材料
国内外学者对普通新旧混凝土界面黏结性能已进行大量研究,普遍认为新旧混凝土界面黏结力主要由范德华力、机械咬合力及化学作用力等构成,界面性能与界面的粗糙程度相关性较大
因此,UHPC界面黏结性能对结构的整体性能非常重要,不同界面处理方法对界面黏结性能的影响同样关键。
1 界面处理方法
1.1 界面剂涂刷法
使用界面剂涂刷法可在一定程度上保证新旧混凝土界面的黏结性能
陈德宝等对不设缝的桥面板与通过涂刷环氧树脂的湿接缝进行轴心受拉试验发现,涂刷环氧树脂的接缝试件的开裂强度能达到不设缝试件的53.7%。李文超等对UHPC湿接缝进行正弯矩受弯试验,研究界面涂刷环氧树脂对接缝初裂的影响,由于界面均进行过钢丝网格预处理,因此涂刷环氧树脂仅提高初裂强度0.48%。
影响界面剂涂刷法效果的因素有以下几点。
1)界面剂涂刷方向侧面黏结强度明显低于顶面黏结强度。
2)界面剂厚度尚未有针对UHPC合理界面剂厚度的研究,参考普通混凝土相关研究,界面剂最大涂刷厚度不要超过3mm,最好以0.5~1.5mm为宜。
3)界面剂特性先浇混凝土的亲水性导致修补时会在其表面形成水膜,因此界面剂应具有高渗透、高抗拉等特性。
1.2 界面凿毛法
界面凿毛一般包括人工凿毛、机械刻痕、喷砂法与高压水枪凿毛等。由于UHPC基体强度高,人工凿毛与机器刻痕难度较大。
陈德宝等对钢-UHPC组合结构进行轴心受拉试验,研究高压水枪凿毛对结构抗裂性能的影响,试验通过不同水枪压力分别凿除粗骨料和细骨料,结果表明凿除细骨料和凿除粗骨料的开裂荷载分别为不设湿接缝试件的92.2%和81.9%。
影响界面凿毛法效果的因素有以下几点:(1)凿毛深度保证界面粗糙度的同时应考虑外力凿除对结构的损伤;(2)UH-PC养护时间由于UHPC基体强度大,在适宜强度下进行凿毛效果好、难度小。
1.3 新型钢丝网格预处理法
陆凯卫
李文超
戚家南等
影响SWM法效果的因素有以下2点:(1)钢丝网格形状及间距可采用菱形网格、矩形网格、圆形网格等形状,网格间距宜控制在10~20mm,钢丝直径宜控制在2~4mm;(2)网格与模板间距网格需浅埋于混凝土内,拆模时方可在界面带出适量的混凝土,获得一定的粗糙度及保证纤维露出。
2 界面处理方法对比
2.1 纤维连续性
界面剂涂刷法不能使钢纤维在界面处连续,凿毛法及SWM法均能实现钢纤维在界面处连续,SWM法处理后的界面纤维取向优于凿毛法。
2.2 粗糙度可控性
凿毛法难以精确控制界面粗糙度,界面剂涂刷法根据界面剂的材料特性可较精确地控制界面的黏结性能,而SWM法介于二者之间,因为采用钢丝网格,其界面效果呈现标准的网格化刻槽效果。
2.3 可操作性
凿毛法对UHPC结构界面而言对机械等要求较高,经济性较低,耗时较长。界面剂涂刷法实施最简易,但由于界面剂的自身凝固特性,所以对于施工时间把控要求较高。SWM法不能对已有结构进行界面处理,仅可作为浇筑前的预处理,但简单经济、效果最佳。
3 结语
1)对于UHPC材料应保证界面纤维的连续性,因此不建议单独使用界面剂涂刷法。
2)根据不同施工条件选择合适的处理方法,对新建结构推荐采用SWM法进行界面预处理,简单高效;对于加固结构,推荐采用高压水枪凿除细骨料的方法。
3)既有试验未对结构界面的粗糙程度进行定量分析,粗糙度对界面黏结性能的影响还有待进一步研究。
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