HPF加固混凝土结构界面粘结性能与施工技术研究

论文摘要

高性能水泥复合砂浆钢筋网(HPF)是一种加固混凝土结构的新型结构加固补强技术。该方法是在混凝土结构构件表面绑扎钢筋网,用复合砂浆薄层作为保护和锚固材料,使其共同工作整体受力,以提高结构承载力。与传统的加固方法比较,它凭借其众多的优点,具有广阔的市场应用前景。这种方法存在着新老结构的粘结问题,复合砂浆钢筋网薄层与原有的混凝土结构之间的粘结质量是此类加固工程成功的关键,因此,对界面的粘结性能的研究将具有深远的现实意义。基于此,本文结合湖南省科技厅项目“复合砂浆钢筋网加固RC结构粘结机理与剥离理论试验研究”和长沙市科技局重点项目“高性能复合砂浆钢筋网加固混凝土结构构件产业化开发”进行了相关试验研究和理论分析,取得了一些研究成果。主要研究工作如下:首先采用高性能水泥复合砂浆与混凝土粘结形成标准试块进行劈拉试验,归纳分析了三种不同的界面处理类型的劈拉破坏形态;探讨了影响粘结劈拉强度的三种因素的显著性,表明高性能水泥复合砂浆强度对其影响高度显著,界面处理类型一般显著,混凝土强度极不显著;试验结果表明,随着混凝土强度和高性能水泥复合砂浆强度的提高,粘结劈拉强度随之提高,但粘结劈拉强度与它们的比值却随之下降,界面处理形成适当的粗糙度有助于粘结性能的改善;根据试验数据,建立了劈拉强度与最大影响因素砂浆强度的关系模型并引入混凝土强度因素对其进行修正。其次采用高性能水泥复合砂浆薄层外包混凝土构件形成整体后进行钻芯拉拔拉试验,钻拉破坏发生在修补界面,适度的凿毛处理有助于钻拉强度的提高;探讨了影响粘结钻拉强度的三种因素的显著性,表明既有混凝土构件的强度等级对其影响极不显著,高性能复合砂浆强度等级高度显著,界面剂因素影响更加显著;试验结果表明,粘结界面的钻拉强度随着既有混凝土构件的强度等级和砂浆强度等级的提高而提高;分析了界面剂和高性能水泥复合砂浆这两个主要影响因素对增强界面粘结性能的作用机理。再次利用HPF加固粘结界面植有剪切销钉的混凝土试件进行剪切试验,研究了销钉的直径、强度、数量对界面粘结性能的增强作用,分析了销钉与HPF协同受力的破坏机理,重点探讨了销钉因素对界面粘结质量的灰关联分析,给出提高粘结质量的建议。最后在已有的相关标准基础上,结合采用HPF加固混凝土结构的工程实例,提出了合理的施工工艺、施工质量控制与检验的系统方法,有助于提高施工质量和施工程序的规范化,从而推动该新型加固技术的广泛应用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及意义
• 1.2 文献综述
• 1.2.1 建筑物常用加固方法
• 1.2.2 新老混凝土粘结性能的相关研究
• 1.2.3 HPF 加固混凝土结构相关研究
• 1.3 本课题来源和本文主要研究内容
• 1.3.1 本课题来源
• 1.3.2 本文主要研究内容
• 第2章 高性能水泥复合砂浆与混凝土粘结性能劈拉试验研究
• 2.1 试验目的与内容
• 2.2 试验设计
• 2.2.1 试验原材料及相关配合比
• 2.2.2 试件制作
• 2.2.3 混凝土界面的处理
• 2.2.4 试验方案
• 2.3 试验方法
• 2.4 试验现象分析
• 2.5 试验结果
• 2.6 粘结界面劈拉强度影响因素的方差分析
• 2.6.1 混凝土强度等级对劈拉强度影响的显著性分析
• 2.6.2 复合砂浆强度等级与界面处理类型对劈拉强度的显著性分析
• 2.7 试验结果分析
• 2.8 本章小结
• 第3章 高性能水泥复合砂浆与混凝土界面粘结钻芯拉拔试验研究
• 3.1 试验目的和主要内容
• 3.2 钻芯拉拔试验方法
• 3.2.1 试验原理
• 3.2.2 试验要求
• 3.2.3 试验设备
• 3.2.4 钻心拉拔强度的计算
• 3.3 试验设计
• 3.3.1 试验原材料及相关配合比
• 3.3.2 试件制作
• 3.3.3 试验方案
• 3.4 试验结果
• 3.5 粘结界面钻拉强度的影响因素显著性分析
• 3.5.1 既有构件混凝土强度等级对钻拉强度影响的显著性分析
• 3.5.2 复合砂浆强度等级对界面钻拉强度影响的显著性分析
• 3.6 影响粘结界面钻拉强度的相关因素比较分析与机理探讨
• 3.6.1 界面剂因素对粘结界面钻拉强度影响比较分析与机理探讨
• 3.6.2 复合砂浆薄层强度等级对界面钻拉强度影响比较分析与机理探讨
• 3.7 本章小结
• 第4章 销钉在HPF 加固混凝土构件界面粘结性能中作用研究
• 4.1 试验目的与主要内容
• 4.2 试验设计
• 4.2.1 原材料及相关配合比
• 4.2.2 试件的制作
• 4.2.3 试验方案
• 4.2.4 试验方法
• 4.3 试验结果与破坏形态
• 4.4 试验结果分析
• 4.5 破坏机理分析
• 4.6 销钉因素对界面粘结性能的灰关联分析
• 4.6.1 灰关联分析法
• 4.6.2 灰关联分析步骤
• 4.6.3 实例分析
• 4.7 本章小结
• 第5章 HPF 加固混凝土构件施工工艺与质量检验
• 5.1 HPF 加固混凝土结构构件的施工工艺
• 5.1.1 施工准备
• 5.1.2 钢筋加工
• 5.1.3 原混凝土构件表面处理
• 5.1.4 植入混凝土构件表面销钉
• 5.1.5 绑扎安装钢筋网
• 5.1.6 抹复合砂浆
• 5.1.7 养护
• 5.2 HPF 加固混凝土结构构件的施工质量控制与检验
• 5.2.1 钢筋分项工程
• 5.2.2 销钉与结合面分项工程
• 5.2.3 复合砂浆分项工程
• 5.2.4 加固结构分项工程
• 5.3 工程实例
• 5.3.1 工程概况
• 5.3.2 加固方案
• 5.3.3 HPF 加固施工工艺
• 5.3.4 质量控制方法及标准
• 5.3.5 施工监控
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文及专著目录
• 致谢