混凝土缺陷修补黏结部位抗渗性能的试验研究.pdf
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1、第 l 3 卷第 3 期 2 0 1 5 年 6 月 南水北凋与 水利科技 S o u t h - t o - No r t h Wa t e r Tr a n s f e r s a n d Wa t e r S c i e n c e T e c h n o l o g y Vo 1 1 3 No 3 J u n 2 0 1 5 D OI : 1 0 1 3 4 7 6 i c n k i n s b d q k 2 0 1 5 0 3 0 2 7 混凝 土缺 陷修补黏结部位抗渗 性能 的试 验研 究 张小娜 , 温 中华 ( 1 黄河科技学院, 郑州 4 5 0 0 0 6 ; 2 华北
2、水利水电大学, 郑州 4 5 0 0 4 5 ) 摘要: 为防止缺陷修补工程中因抗渗性不足影响混凝土结构耐久性, 采用五种不同界面剂进行新混凝土与碳化老混 凝土的黏结抗渗性能试验研究。通过对比新老本体混凝土试件与新老混凝土黏结试件问的渗水高度, 分析其抗渗 性能, 以及界面剂和碳化对新老黏结混凝土抗渗性能的影响规律, 确定最佳界面剂类型及分析其作用机理。结果表 明: 新老碳化与新老未碳化混凝土的黏结抗渗性能弱于新老本体混凝土; 在使用硅灰界面剂与减水界面剂时, 新老 碳化混凝上黏结抗渗性强于新老未碳化混凝土的抗渗性, 且使用硅灰界面剂时抗渗性能最优。 关键词: 抗渗性; 冻融破坏; 缺陷修补;
3、 耐久性; 界面剂; 碳化 中图分类号: TU5 o 文献标志码: A 文章编号: 1 6 7 2 1 6 8 3 ( 2 0 1 5 ) 0 3 0 5 2 2 0 3 Ex pe r i me n t a l s t ud y o f i m p e r me a bi l i t y i n d e f e c t r e pa i r b o n d o f c o n c r e t e Z HANG Xi a o n a , W EN Z h o n g - h u a 。 ( 1 Hu a n g h e S c i e n c e a n d Te c h n o l o gy
4、 Un i v e r s i t y, Zh e n g z h o u 4 5 0 0 0 6 , C h i n a; 2 No r t h Ch i n a Un i v e r s i t y 0 f Wa t e r Re s o u r c e s a n d El e c t r i c Po we r, Zh e n g z h o u 4 5 0 0 4 5 , C hi n a ) Ab s t r a c t : I n o r d e r t o p r e v e n t t h e e f f e c t s o f i n s u f f i c i e n t
5、 i mp e r me a b i l i t y o n t h e d u r a b i l i t y o f c o n c r e t e s t r u c t u r e i n d e f e c t r e p a i r p r o j e c t s , e x p e r i me n t a l i mp e r me a b i l i t y t e s t s we r e c o n d u c t e d f o r t h e b o n d i n g l a y e r o f t h e n e w c o n c r e t e a n d c
6、 a r b o n a t e d o l d c o n c r e t e U s i n g f i v e d i f f e r e n t i n t e r f a c e a g e n t s Th e p e r me a b i l i t y h e i g h t s b e t we e n t h e n e w a n d o l d c o n c r e t e s p e c i me n s a n d t h e n e w a n d o l d c o n c r e t e b o n d i n g s p e c i me n s we r
7、 e c o mp a r e d, t h e i mp e r me a b i l i t y o f b o n d i n g c o n c r e t e a n d t h e e f f e c t s o f c a r b o n i z a t i o n a n d i n t e r f a c e a g e n t o n t h e i mp e r me a b i l i t y o f n e w a n d o l d b o n d i n g c o n c r e t e we r e a n a l y z e d, a n d t h e b
8、 e s t i n t e r f a c e a g e n t a n d i t s me c h a n i s m we r e d e t e r mi n e d Th e r e s u l t s s h o we d t h a t t h e i mp e r me a b i l i t y o f t h e n e w a n d c a r b o n a t e d c o n c r e t e a n d t h e n e w a n d n o n - c a r b o n a t e d c o n c r e t e a r e we a k e
9、 r t h a n t h a t o f t h e n e w a n d o l d c o n c r e t e i n o n t o l o g y Mo r e o v e r , u s e o f s i l i c a f u me i n t e r f a c e a g e n t a n d wa t e r r e d u c i n g a g e n t c a n e n h a n c e t h e i mp e r me a b i l i t y o f n e w a n d c a r b o n a t e d c o n c r e t
10、e c o mp a r e d t o t h a t o f t h e n e w a n d n o n - c a r b o n a t e d c o n c r e t e , a n d u s e o f s i l i c a f u me i n t e r f a c e a g e n t c a n p r o v i d e t h e b e s t i mp e r me a b i l i t y p e r f o r ma n c e Ke y wo r d s : i mp e r me a b i l i t y; f r e e z e - t
11、h a w d a ma g e ; d e f e c t r e p a i r ; d u r a b i l i t y ; i n t e r f a e e a g e n t ; c a r b o n a t io n 混凝上的抗渗性是指混凝土材料对压力水渗透的抵抗 能力 , 抗渗性 能的不足易使混凝土结构发生 冻融破坏及 溶蚀 破坏 , 进而造成混凝土的损伤, 影响混凝土结构的正常使 用功能 , 因此在 对混凝 土结构 耐久性 的分 析研 究过程 中, 往 往将混凝 土的抗渗性作 为一个极其 重要 的性 能参考 指 标 。 在役混凝土结构受到 自然灾害或其它不安全性 因素影
12、响时, 为保证混凝土结构具有足够的安全性和耐久性 , 往往 需要对缺陷混凝土进行加固与修补处理, 通常是先凿除老混 凝土的碳化层, 再浇筑新混凝土, 而凿除过程费时且费力, 如 能在未清除碳化层的老混凝土上直接浇筑新混凝土来进行 修补的话, 将大大节约人力与物力 。由于混凝土碳化的存 在, 使得新、 老混凝土之间的黏结部位最薄弱 , 因此为分析 维修后混凝土的抗渗性, 就必须要分析新混凝土与碳化老混 凝土黏结部位的抗渗性。 1 试验概述 1 1老混凝 土 的制作 、 凿 毛与碳 化 试验使用的老混凝土试件为半圆台体试块, 上下底面为 半圆形, 直径分别为 1 7 5 n l i n与 1 8
13、5 mm, 试块高为 1 5 0 mm。 试件所用混凝土强度等级为 C 2 0 , 标准养护 2 8 d立方体抗压 收稿 日期 : 2 0 1 4 0 7 1 6 修 回日期 : 2 0 1 5 0 4 0 8 网络出版 时间 : 2 0 1 5 0 5 1 3 网络 出版地址 : h t t p : ww w c n k i n e t k c ms d e t a i l 1 3 1 3 3 4 TV 2 0 1 5 0 5 1 3 1 5 5 0 0 2 1 h t ml 基金项 目: 河南省教育厅 科学技术研究重点项 目“ 钢筋混凝土框架结构体系 可靠度分析” ( 1 3 A5 6 0
14、 7 3 0 ) ; 黄河科技学 院科 研项 目“ 基于钢筋 锈蚀的结构耐久性研究 ” ( KYZ R 2 0 1 3 0 3 ) 作者简 介: 张小娜 ( 1 【 ) 8 卜) , 女, 河南舞钢入 , 讲师 , 主要从事工程结构可靠 度方 面研究 。E ma i l : 4 5 1 6 5 9 2 0 q q c o r n 5 22 试验研究 张小娜等 混凝土缺陷修补黏结部位抗渗性能的试验研究 强度标准值为 2 2 9 MP a 。材料配比为: 水泥 : 水: 砂: 石子一 3 2 5 : 2 0 5 : 7 4 0 : 1 1 1 0 。为使试验所采用的混凝土与实际老混 凝土更接近,
15、将试件放入了标准养护室养护了 2 8 d , 取出又 经过了 6个月的 自然养护。 混凝土的凿毛方法很多 , 本试验采用 了机械加 人工 的复 合方法 , 即机械切割加人工凿毛E , 之后采用了灌浆法测量 凿毛后老混凝 土的粗糙 度, 且粗糙 度控制 在 2 53 0 m m 。之后将一半数量 的凿 毛好 的老t 昆凝土试件放入 C C B - 7 0碳化箱碳化 1 0 mm以上, 完成老混凝土的碳化。 1 2 界 面剂设 计 为增强新老混凝土的黏结性能, 试验中将新混凝土浇筑 在老混凝土表面时, 涂抹了界面剂_ 1 , 分别采用了 1号水泥 净浆界面剂、 2 号硅灰界面剂、 3号减水界面剂、
16、 4号减缩界面 剂、 5 号膨胀界面剂。各界面剂的材料配制设计 1 3 见表 1 。 表 1 各界 面剂的材料配制 Ta b 1 Th e ma t e r i a l p r e p a r a t i o n o f e a c h i n t e r f a c e a g e n t 界 面剂 水 泥 水 硅灰 减水剂 减缩剂 膨胀剂 1 1 0 0 4 2 0 9 0 4 0 1 3 0 9 0 3 0 1 0 01 4 0 9 0 3 0 1 O 01 0 02 5 0 8 0 3 0 0 0】 O 】 1 3 新 老混 凝 土黏 结 试件 的制 作 将经过凿毛与碳化处理的老混凝土
17、试块在水中浸泡 4 d , 取出后擦净并放于通风处晾至表面无明水, 用毛刷在黏结 面上均匀涂抹界面剂, 之后置于抗渗试模中( 图 1 ) , 浇筑新混 凝土, 并在试件成型 2 4 h后拆模l_ 1 。新混凝土材料配合 比 为: 水泥: 水: 砂 : 石=3 6 0 : 1 6 4 : 6 9 4 : 1 1 8 2 , 掺入的减水剂与引气 剂分别占水泥质量的0 8 、 0 0 1 , 强度等级 C 2 5 , 2 8 d立方 体抗压强度标准值为 2 6 8 MP a 。同时制作新混凝土的本体 试件与新 昆 凝土与未碳化老混凝土黏结试件, 将新混凝土本 体试件与新老混凝土碳化与未碳化试件均放人
18、养护室养护。 图 1 新老混凝土黏结浇筑示意 图 Fi g 1 S c h e ma t i c o f n e w a n d o l d c o n c r e t e b o n d p l a c e me n t 将新、 老本体混凝土、 新老碳化黏结混凝土、 新老未碳化 黏结混凝土每组 8 个共 9 6个试件, 均养护 2 8 d后取出并通 风晾干, 之后在试件侧面经过一定防渗透处理, 将试件装入 钢模并安装在抗渗仪上, 采用一次加压法量测渗水高度并计 算相对渗透系数 1 。 2 试 验结果及分析 2 1试验 结果 新本体混凝土、 老本体混凝土、 新老碳化黏结混凝土、 新 老未碳化黏
19、结混凝土试件抗渗试验结果见表 2 。 表 2 新老本体混凝土与新老碳化黏结混凝土、 新老未碳化黏结混凝土的抗渗试验结果 Ta b 2 Th e i mp e r me a b i l i t y t e s t r e s u l t s o f n e w a n d o l d c on c r e t e。 n e w a nd o l d c a r b o n a t e d c o n c r e t e , n e w a n d o l d n o n - c a r b o n a t e d c o n c r e t e 注: I B为老混凝土本体试件; X B为新混凝土
20、本体试件; C N表示新混凝土与碳化黏结混凝土, 后面数字表示界面剂类型; U C N表示新混凝土与未碳化黏结混凝 土, 后面数字表示界面剂类型 。 2 2 新 老混 凝 土黏结 试件 与新 老本 体混 凝 土试件 抗 渗性 比较 从表 2可知, 新本体混凝土渗水高度最小 , 其次是老本 体混凝土, 而新老碳化黏结混凝土或新老未黏结? 昆 凝土( 不 论何种界面剂) 的渗水高度都远远大于新老本体混凝土; 各 种混凝 土的相对渗透 系数与渗水高 度的关 系相同 ; 新 老碳化 或未碳化黏结混凝土的相对渗透系数与老本体混凝土差一 个数量级, 而与新本体混凝土差两个数量级。总之, 抗渗性 依次为:
21、新本体混凝土老本体混凝土新老碳化或未碳化 黏结 昆 凝土 。 2 3 碳化对新老混凝土黏结抗渗性能的影响 从表 2可知, 在使用 2号、 3号界面剂的方案中, 新老碳 化黏结混凝土 C N的渗水高度小于新老未碳化黏结混凝土 的 UC N渗水高度, 即对于使用 2号硅灰界面剂 、 3号减水界 面剂的新老黏结混凝土, 不清除老混凝土碳化层反而抗渗性 能更好。在使用 1号、 4号、 5号界面剂的新老黏结混凝土 中, 清除老混凝土碳化层的抗渗性能更好。 2 4 界 面剂对新老黏结混凝土抗渗性的影响 图 2中直观 的表 现 了新 老黏结混 凝土不 同方案 的平均 渗透系数, 可以看出不同界面剂的平均渗透
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- 关 键 词:
- 混凝土 缺陷 修补 黏结 部位 性能 试验 研究
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