超高性能轻型组合桥面UHPC-沥青面层层间黏结性能研究

UHPC下承层与沥青面层牢固黏结对延长桥面使用寿命,避免滑移、脱层等病害十分重要.采用有限元分析和室内试验,研究不同类型黏结剂、环境温度等对UHPC-沥青面层层间黏结性能的影响.复合试件剪切试验和拉拔试验表明:环境温度对UHPC-沥青面层层间强度有较大影响,高温(60℃)下层间黏结强度较常温(20℃)时有显著下降;KD-HYP环氧、202环氧较环氧沥青、壳牌HV、橡胶沥青表现出更佳的黏结性能;环氧沥青高温黏结性能优于壳牌HV、橡胶沥青,但常温下三者无明显差别.洞庭湖二桥有限元仿真计算得出,UHPC-SMA层间最大剪应力在20℃(常温)和60℃(高温)时分别为0.696MPa、0.422MPa,层间最大法向拉应力分别为0.167MPa、0.152MPa.研究表明,洞庭湖二桥在超载、紧急制动及动荷载等最不利荷载组合下,KD-HYP环氧和202环氧能满足常温和高温条件下层间黏结性能要求,并且具有足够的安全储备;而壳牌HV、橡胶沥青和环氧沥青无法满足高温层间黏结性能要求.     

不同界面剂对湿接缝混凝土黏结性能影响

为了研究界面剂对湿接缝粘结性能的影响,首先通过力学性能试验,确定硅灰水泥净浆界面剂中硅灰的最佳掺量,再通过劈裂抗拉强度试验、三点弯曲试验和抗剪强度试验,探究普通水泥净浆、硅灰最佳掺量下的水泥净浆、环氧树脂作为界面剂,对湿接缝粘结性能的影响效果。结果表明:硅灰最佳掺量为8%,此时水泥净浆力学性能最优,从抗拉角度和抗剪角度进行分析,不同界面剂对湿接缝粘结性能的影响,由大到小排序均为:环氧树脂界面剂＞掺8%硅灰水泥净浆界面剂＞普通水泥净浆界面剂＞无界面剂,其中普通水泥净浆界面剂对湿接缝粘结性能提升较小,而环氧树脂界面剂和掺8%硅灰水泥净浆界面剂对湿接缝粘结性能提升效果较为明显。     

UHPC-沥青面层黏层动态剪切性能

为探究超高性能轻型组合桥面 UHPC-沥青面层黏层材料动态力学性能,采用伺 服液压系统 UTM-30 对 UHPC-SMA 界面施加动态剪切荷载,通过 5 ℃、15 ℃、25 ℃、35 ℃、45 ℃、60 ℃六种温度和0.1 Hz、0.5 Hz、1 Hz、5 Hz、10 Hz、25 Hz六种加载频率下动态剪切试验,获 得热熔型改性环氧树脂 202、高黏高弹改性沥青 PG100两种典型黏层材料的动态剪切模量和 相位角的变化规律;基于时间-温度等效原理和Sigmoidal函数,采用最小二乘法拟合得到动态 模量主曲线和相位角主曲线. 试验研究表明：动态模量随着温度的升高而减小,随着频率的增 加而变大;而相位角却随着温度的升高而变大,随着频率的增加而减小;黏层材料具有黏弹性 材料动力响应特征. 在相同温度、相同频率下,树脂202的动态模量明显大于沥青PG100,其相 位角明显小于沥青 PG100,且随着温度的升高这种现象更明显;60 ℃时,树脂 202动态模量仍 大于 1.13 MPa,而沥青 PG100 仅为 0.15 MPa 左右;树脂 202 比沥青 PG100 具备更好的抗剪性 能. UHPC-沥青面层黏层最不利工况为高温与低频,与25 ℃、25 Hz（相当于120 km/h）相比,60 ℃、5 Hz（相当于 30 km/h）条件下,树脂 202、沥青 PG100 的动态剪切模量分别下降 34.9%、 88.8 %. 树脂 202、沥青 PG100动态模量主曲线拟合优度 R2 分别为 0.993、0.996,相位角主曲线 拟合优度R2 分别为0.978、0.989,回归方程的拟合度优良. 通过动态性能主曲线,不仅可以获得 高频率和长时间下的材料特征,同时也可以预测黏层材料的寿命和长期使用性能.     

轻型组合桥面UHPC-薄面层层间非线性分析

为研究轻型组合桥面进入非线性受力阶段后,超高性能混凝土(UHPC)-薄面层层间力学响应,以组合板试验为原型,采用ABAQUS软件建立钢-UHPC-薄面层的有限元模型.在已验证模型的基础上,开展组合板受弯全过程分析,将实桥设计车辆轴载通过UHPC层顶最大名义拉应力等效转化为组合板荷载,重点关注等效荷载下UHPC-薄面层层...     

稀浆封层路面层间黏结性能试验研究

为了对稀浆封层层间黏结性能进行评价,自行设计了以改进的剪切仪为基础的试验方法,能较好地模拟路面真实受力情况.试验结果说明,随着温度的升高,稀浆封层与沥青碎石下面层之间黏结强度在减小;不同的路面层间处理措施对黏结强度均有明显的影响;采用较大公称粒径的沥青混合料,或者对路面做凿毛处理均可以有效提高层间黏结强度.     

桥面铺装环氧沥青防水粘结层性能试验与评价

为评价桥面铺装环氧沥青防水粘结层的性能,采用剪切、拉拔等试验,研究分析了环氧沥青对钢板基面和水泥板基面的粘结强度及其强度随温度和养生时间的关系;采用复合板模拟试验,分析比较了几种防水粘结层与不同基面板和沥青铺装层的剪切强度和拉拔强度。试验结果表明:环氧沥青作为桥面结构防水粘结层,其剪切、拉拔强度明显优于其他类型材料,并且对钢板基面的拉拔、剪切强度均高于水泥板基面,说明环氧沥青更适合于钢桥面铺装;在高温下,环氧沥青与其上沥青结构具有良好的粘结强度。     

高温后钢筋混凝土黏结性能试验研究

对在不同受热温度、冷却方式和加载制度下钢筋混凝土黏结性能进行试验研究,分析了不同条件下钢筋混凝土的黏结-滑移曲线和极限黏结应力、极限滑移.钢筋混凝土试件的受热温度分别为250℃,450℃和650℃,冷却方式分为自然冷却和喷水冷却2种,加载方式考虑单向拉拔试验和循环往复加载.结果表明,受热温度、冷却方式和加载制度对高温后钢筋混凝土的黏结性能有很大影响.     

Kevlar布层间及钢板单搭接黏结性能的试验研究

为了研究Kevlar纤维布层间以及纤维布与钢板单搭接的黏结性能,利用MTS微机控制电子万能试验机,分别对双层Kevlar 49纤维布和Kevlar 49纤维布/钢板单搭接剪切接头的力学性能进行测试.结果表明,双层Kevlar 49纤维布、Kevlar 49纤维布/钢板单搭接剪切接头试样的有效黏结长度分别为25mm和50mm.在有效黏结长度范围内,两种单搭接接头的黏结力均随着黏结长度的增加而增加,但增加幅度逐渐减小,当达到有效黏结长度时,黏结力达到最大值;黏结应力随着黏结长度的增加逐渐降低.本研究结果为土木工程结构补强所用Kevlar纤维布的合理黏结长度提供参考数据.     

环氧沥青防水粘结层性能研究

桥面铺装耐久性能下降、早期破坏严重与其粘结层的性能有着密切的联系。为了研究环氧沥青防水粘结层的性能优势,该文分析了环氧沥青的固化机理,通过拉伸、拉拔、剪切试验开展了环氧沥青与SBS改性沥青粘结强度的对比研究,并且对环氧沥青耐久性能、防水性能、施工性能进行研究。研究结果表明,环氧沥青防水粘结层比SBS改性沥青防水粘结层有更好的粘结性能,环氧沥青防水粘结层具有良好的耐久性、防水性和施工性能。     

水泥混凝土桥面铺装层间黏结性能研究

研究了水泥混凝土桥面铺装层间黏结性能随温度的变化规律,同时探究了黏结层的温度性能以及直剪与斜剪剪切强度之间的关系. 对比分析了4种涂膜黏结层（SBS改性沥青、WTR改性沥青、WTR/APAO改性沥青、AMP-100二阶反应型黏结涂料）和3种改性沥青碎石黏结层（SBS改性沥青碎石、WTR改性沥青碎石、WTR/APAO改性沥青碎石）的拉拔及剪切强度差异. 采用回归分析法获得层间强度随温度的变化规律;计算不同温度下层间强度与常温（20 ℃）下层间强度的比值,用于黏结层剪切强度和拉拔强度的温度敏感性对比分析;分析不同温度下斜剪强度与直剪强度的比值关系. 结果表明：层间拉拔强度、层间剪切强度与温度均满足单指数函数关系,拟合优度R2达0.970以上. WTR/APAO改性沥青黏结层及WTR/APAO改性沥青碎石黏结层力学性能优良,在不同温度下的拉拔和剪切强度值均高于同类型黏结层. AMP-100黏结层拉拔和剪切强度对温度的敏感性最低. 建立了20~45 ℃的层间强度比值表,用于层间强度预估. 斜剪强度显著高于直剪强度,同时斜剪强度对温度的敏感性低于直剪强度,当温度处于20~45 ℃时,斜剪强度与直剪强度比值范围为1.165~2.990.     

型钢自密实混凝土黏结性能试验研究

为研究自密实混凝土强度等级、保护层厚度、型钢埋置深度、栓钉4个主要因素对型钢自密实混凝土黏结性能的影响,对24个型钢自密实混凝土标准试件进行推出试验,得到型钢自密实混凝土的裂缝形态、荷载滑移曲线以及型钢的应变分布状况。试验结果表明:试验加载过程中推出试件有3个开裂时刻和3种主要裂缝形态;试件受力过程可以划分为4个阶段:胶阶段、滑阶段、下降段和残余段;分析得到型钢应变在埋置长度上呈指数分布,且在荷载的下降段应变趋于线性分布的规律。     

不同环境下CFRP筋与环氧砂浆黏结性试验研究

采用环氧砂浆作为粘结剂,40Cr钢为锚具,开展了CFRP筋在酸碱盐腐蚀环境中粘结性试验研究。研究结果表明:CFRP筋在酸碱盐溶液浸泡过程中,其外观尺寸无变化。有拔出破坏、端部夹断破坏、筋拉断破坏三种类型的破坏形态,通过分析不同锚固长度CFRP筋的破坏形态得到了试验条件下CFRP筋的基本锚固长度。对未受到腐蚀等七种情况的粘结-滑移数据进行了整理,提出了CFRP筋与环氧砂浆粘结-滑移本构模型并与现有三种粘结-滑移本构模型进行了对比。通过对比各粘结-滑移曲线可知:在相同外力作用下,腐蚀时间越长,CFRP筋的滑移越大。     

环氧乳化沥青粘层剪切疲劳性能

采用应力控制方式、半矢正弦波荷载波形、10 Hz加载频率和取值为0.1的循环特征值,以剪切断裂为疲劳破坏标准,在60℃恒温条件下,以0.2~0.7的应力水平在MTS810材料试验机上进行45°斜剪疲劳试验,对最佳配方和最佳洒布量的沥青路面及桥面沥青铺装层环氧乳化沥青粘层的剪切疲劳性能进行了研究,建立了剪切疲劳寿命回归方程.结果表明:应力水平对疲劳寿命有较显著的影响,60℃高温条件下,当应力水平由0.2增加到0.7时,沥青路面及桥面铺装环氧乳化沥青粘层的疲劳寿命降幅分别为97.4%和99.3%;建立的疲劳寿命对数与剪应力回归方程有较高的精度,且桥面铺装结构剪切疲劳寿命较沥青路面对剪切应力更为敏感.     

钢筋-超高性能混凝土界面黏结性能试验

为研究轻薄UHPC构件内钢筋-UHPC界面间的黏结性能,以钢筋直径、黏结长度和保护层厚度为变量设计了多组配筋UHPC拉拔试验,并探讨各设计变量对钢筋-UHPC界面黏结性能的影响.基于试验结果,分析各设计参数对配筋UHPC试件破坏形式、黏结应力-滑移曲线、黏结锚固强度及其对应滑移量等因素的影响.研究表明：钢筋直径、黏结长度和保护层厚度的变化对配筋UHPC界面黏结性能影响较大;极限黏结强度及滑移量随黏结长度的减小而增加,随钢筋直径增加而先增加后降低;随保护层厚度变薄,极限黏结强度降低而滑移量增加.钢筋直径为12 mm和16 mm时,配筋保护层厚度和黏结锚固长度分别不宜小于1.5倍和4倍直径;直径为8 mm的钢筋黏结锚固长度不宜小于3.5倍直径.基于数理统计法归纳的配筋UHPC界面极限黏结强度及临界锚固长度计算式与试验结果误差较小.     

混凝土握裹层径向压力对带肋钢筋黏结性能影响试验研究

对于带肋钢筋的黏结性能,钢筋横肋与混凝土之间的咬合力起控制作用.混凝土握裹层的径向压力是研究带肋钢筋横肋与混凝土之间相互作用的重要条件.通过拉拔黏结试验测量了劈裂破坏过程中混凝土握裹层作用在带肋钢筋上的径向压力.试验中,在钢筋内开槽布置两个微型荷载传感器测量混凝土握裹层的径向压力,通过对6个试件开展拉拔黏结试验测定了不同厚度混凝土握裹层的约束作用.试验发现,在试件劈裂破坏过程中,钢筋肋前有效角不断变小,黏结应力与混凝土握裹层的径向压力成正比;试件劈裂破坏时,钢筋肋前有效角与保护层厚度成反比,黏结应力沿锚固段的分布受到保护层厚度的影响:当保护层厚度适中时,黏结应力分布均匀.另外,试验测得的混凝土握裹层径向压力最大值与考虑裂缝黏聚力的厚壁圆筒理论模型预测值吻合较好.     

砌块专用砂浆与钢筋黏结性能试验研究

通过12组试件的拉拔试验,建立黏结应力与滑移(τ S)关系曲线,确定了锚固钢筋受力破坏的各个阶段(微滑移、内裂滑移、劈裂、下降和残余五个阶段),综合分析了砂浆强度、锚固长度和钢筋直径对黏结锚固性能的影响·试验结果表明:在给定的l/d的条件下,黏结强度随砂浆强度增加而提高,随相对锚固长度和钢筋直径的增大而降低·最后,考虑砂浆的劈拉强度和相对锚长,利用最小二乘法,通过统计回归提出了黏结特征强度的统计公式·     

聚丙烯棒在混凝土中的黏结性能试验研究

在新型地下粮仓中防水防潮是一大难题,现采用内衬塑料构件解决该难题。利用聚丙烯(PP)棒连接混凝土与聚丙烯板,通过中心拉拔试验研究了PP棒在混凝土中的黏结应力分布曲线及破坏形态,结果表明:PP棒与混凝土黏结滑移曲线包括弹性阶段、局部开裂阶段以及下降阶段;影响PP棒在混凝土中的平均黏结应力的因素有PP棒表面形式、PP棒直径和混凝土强度,其中,PP棒表面形式影响最大;在不同荷载作用下,试件自由端的黏结应力总是小于加载端的黏结应力且黏结应力峰值出现在加载端附近。     

玻纤织物增强混凝土界面黏结性能的试验研究

利用MTS万能试验机进行了纤维束的静态拔出试验,分别研究了不同的埋置深度、温度及纤维织物表面改性对耐碱玻璃纤维织物与水泥基体间黏结性能的影响.试验结果表明:玻璃纤维织物与水泥基体的黏结性能与纤维束埋深、纤维织物改性及温度条件存在一定的相关性.在常温条件25℃时,随着纤维束埋置深度的增大(15～25 mm),纤维束的拔出刚度、极限拔出力和拔出功不断增大,等效黏结强度反而呈现减小趋势.在相同的埋置深度(15 mm)下,随着温度的升高,纤维束的拔出刚度和极限拔出力不断降低.温度在25℃至300℃范围时,浸渍环氧树脂或者黏砂处理均能提高纤维束的极限拉拔承载力,且表面黏砂相比浸渍环氧树脂具有更好的增强效果.然而,当温度在400℃和500℃范围变化时,表面浸渍环氧树脂和黏砂对提高玻璃纤维束的极限拔出力影响不太显著,而在一定程度上降低了极限拔出力.     

低龄期下CFRP-钢界面黏结性能试验研究

对低龄期下CFRP-钢双剪试件进行了轴向拉伸试验,研究了不同养护时间下CFRP-钢黏结界面峰值滑移量、黏结刚度、有效传力长度及极限承载力的变化规律.试验结果表明:CFRP-钢界面峰值滑移量随养护时间的增加而减小;养护1 d时界面具有比较稳定的承载力和维持自身稳定的刚度;养护3 d内强度和刚度迅速增加,有效传力长度迅速减小,5~7 d内各参数趋于稳定,由此认为合理养护时间应不少于3 d.基于此,推算出CFRP-钢界面的养护时间建议值及不同低龄期下CFRP-钢黏结承载力计算公式,为CFRP在钢结构中的加固设计提供依据.     

超高性能混凝土与钢筋的黏结性能试验研究

针对超高性能混凝土与钢筋的黏结性能,以钢筋锚固长度、钢筋直径、混凝土保护层厚度为主要参数,进行了超高性能混凝土试件中心拉拔试验研究。研究结果表明:试件破坏形态可归纳为钢筋拔出破坏、劈裂破坏和钢筋拉断破坏;钢筋直径对自由端滑移量影响较大,对黏结强度影响较小;给出了临界保护层厚度的建议值。