ECC与既有混凝土粘结界面抗剪性能研究

魏 鹏１，周 明 洋２
（１．河南理工大学 土木工程学院，河南 焦作 ４５４００３；２．中铁北京工程局集团有限公司机场工程分公司，北京 １０００００ ）
摘 要： 为研究工程纤维增强水泥基复合材料（ＥＣＣ）与既有混凝土粘结界面 的 抗 剪 切 性 能，对 ２４ 个 ＥＣＣ 与 既 有 混 凝 土 Ｚ型粘结试件和６个混凝土 Ｚ型整体试件进行抗剪切性能研究，考察界面粗糙度对 ＥＣＣ 与既有混凝土粘结 剪 切 性 能 的影响，并建立抗剪切性能与界面粗糙度的函数关系表达 式。结 果 表 明：抗 剪 切 性 能 与 界 面 粗 糙 度 成 线 性 关 系 ，界 面 粗 糙度的增加能明显地提高试件的抗剪切强度。该研究结果可为今后的 ＥＣＣ 加固混凝土结构研究提供参考。 关 键 词 ： ＥＣＣ；受 剪 性 能 ；界 面 粘 结 ；粗 糙 度 中 图 分 类 号 ： ＴＵ５０２ 文 献 标 志 码 ： Ａ ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１－６９０６．２０１９．０４．０１１
第 ３０ 卷 第 ４ 期 ２０１９ 年 ８ 月
中原工学院学报 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＺＨＯＮＧＹＵＡＮ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ ＯＦ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
Ｖｏｌ．３０ Ｎｏ．４ Ａｕｇ．２０１９
文 章 编 号 ：１６７１－６９０６（２０１９）０４－００４９－０６
ＥＣＣ 与既有混凝土粘结界面抗剪性能研究
砂子
５５５ｋｇ·ｍ－３ ４９０ｋｇ·ｍ－３
粉煤灰 ６８０ｋｇ·ｍ－３
水 ４４７ｋｇ·ｍ－３
减水剂 １．７２％
直径 ３９ ｍｍ
长度 １２ ｍｍ
表３ ＰＶＡ 纤维性能
抗拉强度
极限延伸率
１ ６２０ ＭＰａ
７．０％
弹性模量 ４２．８ＧＰａ
密度 １．２ｇ·ｍ－３
本文拟对 ＥＣＣ 与原 混 凝 土 Ｚ 型 粘 结 试 件 进 行 试 验研究，分析４种不同类型的界面粗糙度对 ＥＣＣ 与 原
混凝土界面粘结抗剪性切能的影响规律。
１ 试 验 概 况
１．１ 试 验 材 料 所用材料为老混凝土，它为提前浇筑的一批尺寸为
１５０ｍｍ×１５０ｍｍ×１５０ｍｍ 的普通混凝土试块。老混 凝土由以下材料组成：普 通 硅 酸 盐 水 泥 Ｐ·Ｏ４２．５；细 骨料，为最大粒径５ｍｍ 普通河砂；粗骨料，为粒径５～ ２５ｍｍ 的碎石；普通自来水。混凝土２８ｄ抗压强度为 ３４．２６ ＭＰａ，其配合比如表１所示。
为了使粘结试件 截 面 上 的 应 力 分 布 均 匀，且 在 加 载时能保持试件粘结 面 与 加 载 方 向 一 致，结 合 相 关 试 验资料 ，本 ［１０－１１］ 文采 用 Ｚ 型 试 件 对 ＥＣＣ 与 老 混 凝 土 粘结试件和混凝土整体试件的抗剪切性能进行试验研 究。Ｚ 型试件尺寸（单位为 ｍｍ）如图１所示。
近几年来，我国 的 房 屋 建 筑 因 自 然 灾 害 的 原 因 导 致大量受 损，针 对 受 损 房 屋 的 修 复 加 固 势 在 必 行 。 ［１］ 现在建筑物常用的加 固 方 法 有 增 大 截 面 法、粘 贴 钢 板 加 固 法 、外 加 预 应 力 加 固 法 、增 设 支 点 加 固 法 和 粘 贴 纤 维复合材 料 加 固 法 等 。 ［２］ 但 这 些 方 法 都 存 在 一 些 不 足，如增大截面加固 法 和 增 设 支 点 加 固 法 对 净 空 有 较 大 影 响 ，粘 贴 钢 板 加 固 法 只 适 用 于 受 弯 或 受 拉 构 件 ，外 加预应力法不适用于 高 湿 度 环 境 下 的 混 凝 土 结 构，粘 贴纤 维 材 料 复 合 加 固 法 早 期 对 混 凝 土 构 件 刚 度 提 升 小 。 工 程 纤 维 增 强 水 泥 基 复 合 材 料 （Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｃｅｍｅｎｔｉｔｉｏｕｓ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ，简称 ＥＣＣ）是 一 种 用 于 加 固 的 复 合 材 料 ，具 有 较 高 的 韧 性 、延 展 性 和 耐 久性，同时具有较高的抗裂 性 能 和 裂 缝 控 制 能 力 。 ［３－６］ 将 ＥＣＣ 应用在房屋建筑的修复加固中，可解决现在常 用加固方法存在的问题。然而在用复合材料对既有混 凝土结构进行修复加 固 时，往 往 因 粘 贴 面 两 侧 材 料 在 受力时变形不同步而 产 生 滑 移，导 致 修 复 后 的 构 件 发 生剪切破 坏 。 ［７－９］ 因 此，提 高 修 复 结 构 的 整 体 工 作 性 能，关键在于提高修 复 材 料 与 既 有 混 凝 土 构 件 粘 结 面 的抗剪切能力。
收 稿 日 期 ：２０１９－０７－０３ 引文格式：魏鹏，周明洋．ＥＣＣ 与既有混凝土粘结界面抗剪性能研究［Ｊ］．中原工学院学报，２０１９，３０（４）：４９－５４．
ＷＥＩ Ｐｅｎｇ，ＺＨＯＵ Ｍｉｎｇｙａｎｇ．Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｔｈｅ ｓｈｅａｒ ｂｅｈａｖｉｏｒ ｏｆ ｂｏｎｄ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｂｅｔｗｅｅｎ ＥＣＣ ａｎｄ ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｚｈｏｎｇｙｕａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１９，３０（４）：４９－５４（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）．
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混凝土设计强度等级 Ｃ３０
中原工学院学报
表 １ 混 凝 土 配 合 比
水泥
砂
４０７ｋｇ·ｍ－３
６４０ｋｇ·ｍ－３
２０１９ 年 第 ３０ 卷
石子 １１３８ｋｇ·ｍ－３
水 ２１５ｋｇ·ｍ－３
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ＥＣＣ 设计强度等级 Ｅ４０
ＰＶＡ 纤维 ２４ｋｇ·ｍ－３
表２ ＥＣＣ 配合比
水泥
ＥＣＣ配合比强度设计值为４０ ＭＰａ，所用材 料 为水 泥、Ⅰ级粉煤灰、细砂（粒径小于０．６ｍｍ）、ＰＶＡ 纤维（日 本 Ｋｕｒａｒａｙ 公 司 生 产 的 Ｋ－ ⅡＲＥＣ１５ 型，其 性 能 见 表３）、减 水 剂、水。ＥＣＣ２８ｄ 抗 压 强 度 为４２．５ ＭＰａ， 其 配 合 比 如 表 ２。 １．２ 试 件 制 作