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9.石材-砂漿界面粘結性能試驗研究

時間:2017-10-26  來源:本網  瀏覽次數:2830

  鋼筋網砂漿層加固法因其施工簡單,造價低廉等特點,廣泛應用于鋼筋混凝土結構及磚砌體結構等加固工程中。保證其加固有效的重要條件是原結構與加固層能共同T.作,從而要求加固砂漿層弓原結構面有較好的粘結性能。閩南村鎮存在大量石結構樓蓋,由于石樓板的抗彎能力較差,存在嚴重安全隱患,急需進行加固121.基于經濟和安全考慮,擬采用改性砂漿鋼筋網進行石樓板抗彎承載力加固。對于混甚金目:國家“十一五”科技支攛計目(26BM6B3h福建省ft然科學基金資助項S(甚金編號:EOSi0021)。

  加載端試件尺寸及實物圖(u)試件立面尺寸(mm);(6)試件平面尺寸(mm);(試件實物圖凝土等材料的界面粘結性能已開展較多研究>5,取得卓有成效的研究成果,但有關石材與砂漿界面粘結性能尚未見研究道。因此,本文進行了改性砂漿與石材界面粘結性能試驗研究,為后續加固試驗和工程應用提供依據。

  1試驗況1.1試件設計選擇“凸”形試件作為推出試驗的試件形式,試件尺寸及實物圖如所示。砂架體尺寸為100mmX180mmX 270mm,石材選用210mmX210mmX270mm長方體閩南地區花崗巖料石,石材表面采用人工劈裂后的自然界面以模擬既有石樓板的原始界面。砂漿體采用人工插搗的方式制作成型,共制作六組,15個試件,試件參數見表1.試件參數表1試件界面處理砂漿種類U形連接件改性砂漿I無改性砂漿I無改性砂漿n無聚合物砂A無聚合物砂漿B U形連接件聚合物砂漿B一砂漿;C-一纖維素醚;MS―商品聚合物砂漿;U――U形連接件。

  為考察不同因素對界面粘結強度的影響,進行了不同砂漿種類、砂漿強度和抗剪連接件的對比試驗。選用三種不同砂漿,兩種自配改性砂漿和一種商品聚合物砂漿。改性砂漿設計強度為20MPa,商品聚合物砂漿設計強度為20MPa和40MPa(分別用A、B表示)。主要考慮:(1)較高砂漿強度,作為結構層的砂漿強度要求較高;(2)施工性能,滿足石板加固時倒掛施工的抗垂掛性要求;(3)較低造價,考慮在農村推廣,在滿足前兩個要素的條件下造價盡量低。自行配制砂漿在普通水泥砂漿的基礎上添加104膠和纖維素醚,改善其施工性能。砂漿配比及實測立方體試塊抗壓強度見表2.商品聚合物砂漿A、B,其實測立方體28d抗壓強度分別為33.69MPa和50. 55MPa.界面劑根據砂漿的不同而選用,改性砂漿試件采用水泥凈漿(水灰比為0.5);聚合物砂漿采用同廠家提供的底涂,―676水干粉比為0.壓破壞(a);D+X型破壞――雙面粘結破壞,伴隨砂漿體受壓破壞(。

  砂漿配比及強度表2砂漿水泥中砂纖維素醚104膠水fm.vu(MPa)砂漿I砂漿ni為考察U形連接件對界面粘結強度的影響,在試件MCU1、2和MSU14、15界面植人一個U形連接件。鋼筋采用56鋼筋,植人石材深度為30mm,突出石材表面高度為30mm.連接件的設置示意見。

  1.2試驗裝置及測置方案試驗加載裝置如,推出力采用300kN液壓千斤頂加載。采用分級增量加載方式,每級荷載級差為5kN,每級荷載持荷30s,直到試件破壞。前后中心對稱設置兩個百分表用于測量石塊與砂漿體加載過程中的粘結滑移值,測量精度O.Olnun.試驗過程力與位移通過DH3816數據采集儀自動采集。

  試驗加載裝置2試驗結果及分析2.1試現象與破壞形態分析試件最終破壞形態可歸納為4種:I型破壞――單面粘結破壞(圖知);n型破壞――雙面粘結破壞(6、3c);I+X型破壞――單面粘結破壞,伴隨砂漿體受I、n型破壞模式圖(u)i型破壞模式;(wn型破壞模式;(c)n型破壞模式(帶連接件)X型破壞模式第一組試件MCU卜2和第二組試件MC3-5,由于砂漿強度較設計強度低,人工插搗不實,致使砂漿體強度偏低,在發生界面粘結破壞的同時,砂漿體被壓壞。

  第三組試件MCZ6-8,第四組試件MSA9-10,第五組試件MSB11-13和第六組試件MSU14-15,砂漿體強度較設計強度篼,試驗過程中均未出現砂漿體破壞現象,界面最終發生粘結破壞。所有試件在破壞時均伴隨一聲悶響,荷載值達到最大,粘結滑移位移均很微小,不超過。3mm,可以認為粘結破壞為完全脆性破壞。破壞形態分析如下:主要試驗結果表3(1)抗剪連接件的影響。如U)所示,帶抗剪連接件的試件最大粘結強度值均高于不帶抗剪連接件的試件強度值。其破壞前在單面粘結界面上部部出現向加載中心方向發展的細小斜向裂縫,隨荷載的增加,裂縫擴展緩慢,破壞前最大寬度約lmm;最后單面粘結界面突然脫開,砂漿體完好。

  出現細小斜向裂縫,界面處裂縫隨荷載增加逐漸向上擴展,最后貫通整個界面,破壞突然,雙面粘結界面脫開。破壞后,試件MSA10的砂漿體與石塊完全脫開;試件MSU14-15,因連接件的存在,砂漿體與石塊尚緊密連接在一起,連接件未破壞。

  I+X型破壞MCU1、MC4-5的破壞模式均為I+X型(圖“),破壞前在單面粘結界面中部出現向加載中心方向發展的斜向裂縫,并隨荷載的增加,裂縫不斷擴展,破壞前最大寬度約5mm;在斜裂縫出現前均出現承壓面砂漿體角部受壓豎向裂縫;最后砂漿體在裂縫處破壞,裂縫以下單面粘結界面脫開。帶抗剪連接件的試件MCU1破壞時,破壞面穿過連接件。

  n+X型破壞MCU2、MC3的破壞模式均為+X型(6),破壞前在雙面粘結界面中部出現向加載中心方向發展的斜向裂縫,并隨荷載的增加,裂縫不斷擴展,破壞前最大寬度約35mm;在斜裂縫出現前均出現承壓面砂漿體角部受壓豎向裂縫;最后砂漿體在裂縫處破壞,裂縫以下雙面粘結界面脫開。MCU2破壞時,兩邊破壞面均穿過連接件,砂漿體破壞嚴重。MC3破壞時,砂漿體上部承壓處破壞。

  2.2粘結強度及影響因素分析粘結強度等于破壞荷載值與粘結面面積的比值。粘結面積均取兩個粘結界面的實測面積之和。試驗結果見表3,表中,A界面面積;F破壞荷載;r粘結強度。

  粘結強度一粘結滑移曲線k)抗剪連接件的影響;(△)砂漿種類的影響型破壞模式,MCU1設置抗剪連接件后較MC4、MC5平均值,粘結強度約提高21%;MCU1破壞時,破壞面穿過連接件,可認為連接件尚未完全發揮作用。試件MSU14、MSU15的粘結強度遠遠高于對比件MSB13.由表3知,MSU14-15與MSB13破壞模式不同,分別為雙面粘結破壞和單面粘結破壞。

  取MSB11MSB13平均粘結強度的2倍作為雙面粘結破壞強度,與MSU14、MSU15的粘結強度平均值進行比較,帶抗剪連接件的試件粘結強度較對比試件尚約提高23%.綜合比較,可以認為,抗剪連接件對界面粘結強度有較顯著的提篼作用。

  采用自配改性砂漿試件MC4、MCZ6和MCZ8,與采用商品聚合物砂漿的試件MSA9和MSB13相比較,破壞模式同為I型破壞,前者最大界面粘結強度較高。由此表明,自配改性砂漿較商品聚合物砂漿,與石材的界面粘結性能更好,可用于后續石板加固試驗。

  試件的破壞模式不同,不能簡單進行比較。設抗剪連接件的試件,MCU2與MSU14、MSU15破壞模式可認為同為雙面粘結破壞,其中MCU2為不完全粘結破壞。MSU14、MSU15的粘結強度較MCU2的粘結強度約篼出10%;未設抗剪連接件的試件MSA10與MC3,可認為同為完全雙面粘結破壞,MC3的粘結強度較MSA10約篼出7%.MSA9與MSB11MSB13相比較,同為完全單面粘結破壞,MSA9的粘結強度較MSB11MSB13約高出15%.綜合破壞形態和數據分析,不同砂漿強度的試件,粘結強度上下相差不大于15%,可認為試件的粘結強度差別不大,由此可推定:砂漿強度對砂漿石材粘結性能的影響不大。

  由表3可看出,所有試件的粘結強度均大于IMPa,石樓板加固試件所需的界面抗剪強度理論計算值不超過。

  5MPa,說明砂硯與石材的粘結性能滿足加固試驗的界面抗剪需求。

  3結論自配改性砂漿和商品聚合物砂漿與自然粗糙的花崗巖石材界面粘結性能良好,界面粘結強度均可滿足加固界面抗剪強度需求。

  界面粘結面破壞均為脆性破壞。

  在截面植入抗剪連接件,可有效提高界面粘結強度。

  砂菜強度對界面粘結性能的影響不明顯。當砂萊強度大于2MPa時,粘結強度未見明顯差異,其影響效果有待進一步研究。

  自配改性砂漿與石材界面有較好粘結強度,試驗結果均揭示自配改性砂漿比商品聚合物砂漿的界面粘結強度高。由于自配改性砂漿造價較低,適于農村石樓板加固。研究成果為后續加固試驗和工程應用提供依據。

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