聚氨酯混凝土-普通混凝土界面抗剪性能试验研究

聚氨酯混凝土-普通混凝土界面抗剪性能试验研究

王璐, 刘然, 张宇涵, 甄怡会, 刘佳宇

东北林业大学土木与交通学院  （黑龙江  哈尔滨  150000）

摘要：本文制作了16组，共48个试件，基于斜剪试验探究不同影响因素下界面间的抗剪性能。结果表明：聚氨酯混凝土与普通混凝土粘结性能优异，界面破坏方式基本为NC剪切破坏或界面+NC 破坏两种模式。粘结剂涂抹量是影响界面抗剪强度的主要因素。

关键词：聚氨酯混凝土；普通混凝土；抗剪性能

0引言

普通混凝土（Normal Concrete，NC）作为一种性能优良的传统材料被广泛应用于现代土木工程结构中［1］。聚氨酯混凝土 ( Polyurethane Concrete，PUC) 具有超高强度、超高韧性、超高耐久性等优异性能，是当今世界上最先进的水泥基复合材料。目前的一些研究和工程应用已经表明PUC是一种很有前途加固维修材料[2]。

采用PUC材料加固普通混凝土结构的关键在于新老界面的(PUC-NC界面)的粘结可靠性。目前研究界面粘结主要采用直剪、斜剪试验等方法。因此本文基于斜剪试验，研究不同NC表面处理方式、不同粘结剂涂抹量和不同钢纤维掺量对的PUC-NC 界面抗剪的影响。

1 材料及试件

1.1原材料

试验中NC按照C40混凝土配置，养护14d后再浇筑PUC。配置聚氨酯混凝土前应将所用材料放置烘箱中120℃烘干3h以上。PUC中的水泥:石子:分子筛的质量比为1∶5∶0.13。黑白料质量比为1：1。催化剂为单组份的3‰。粘结剂为黑白料按照质量比为1：1配制而得。

1.2斜剪试验设置

试件尺寸根据相关规范确定。PUC与NC层的厚度皆为50mm。NC表面处理方式分为光滑(GH)一组，凿毛(ZM)三组，刻槽(KC)三组。凿毛深度分别为2mm、3.5mm、5mm。刻槽深度分别为2mm、3.5mm、5mm。PUC中钢纤维掺量3组，分别占总质量的2％、4％、6％。PUC-NC界面粘结剂6组，粘结剂涂抹量分别为1g、1.5g、3g、5g、8g、10g，共计16组，每组3个平行试件。采用压力机和斜剪夹具对试件进行加压斜剪。

2 试验结果与分析

根据试验得到的破坏特征和破坏面位置，PUC-NC界面的剪切破坏模式可以分为以下三类：完全界面破坏(A类)：剪切破坏发生在界面黏结线上，两种材料的表面保持光滑或黏结少量的NC(黏结面积比小于10%)。部分界面+部分NC破坏(B类)：剪切破坏发生在界面的过渡区，破坏时PUC表面部分黏结NC基体或骨料(黏结面积比在10%～90%之间)。NC剪切破坏(C类)：界面附近的NC基体被剪切破坏或试验失效时PUC表面黏附着大量的NC(黏结面积比大于90%)。

试件的荷载-滑移曲线如图1所示。由图可知凿毛组(ZM)由于界面粗糙度较大，展现了较高的界面抗剪性能；粘结剂涂抹组(NJJ)因其界面之间粘结性居于第二位；钢纤维添加组(GXW)次之。凿毛组(ZM)和刻槽组（KC）的剪切破坏基本表现为A类和B类。钢纤维组（GXW）的界面破坏形式属于B类。粘结剂涂抹组（NJJ）的界面基本都发生在界面附近的普通混凝土，属于B类和C类。由此说明在界面间涂抹粘结剂后，PUC与NC的黏结强度较高，其界面抗剪能力甚至可以超过NC自身的材料强度。从试件达到极限荷载时的滑移大小来看，粘结剂涂抹组（NJJ）的界面抗剪过程呈现了一定的延性，界面完全剥离破坏时的滑移高达0.805mm。其余各组试件达到极限荷载时的界面滑移在0.081～0.463mm范围内。

3 结论

本文通过斜剪试验，探究了PUC-NC界面的抗剪性能及其影响因素，可得到以下结论:

(1) PUC-NC界面具有良好的抗剪性能，其界面破坏模式基本上为完全界面破坏(A类) 或部分界面+部分NC破坏(B类)，涂抹粘结剂界面破坏时显示出一定的延性。

(2)粘结剂涂抹是影响 PUC-NC 界面抗剪强度的主要因素。当粘结剂涂抹量小于3g时，界面间的抗剪强度随粘结剂的增加而增大；当粘结剂涂抹量超过3g时，界面间的抗剪强度随粘结剂的增加而降低。

(3)随着钢纤维掺量的增加，PUC-NC界面抗剪性能逐渐降低，但都大于对照组，因此浇筑PUC前可在中掺加少量钢纤维。

参考文献：

[1]王火明,李汝凯,王秀,凌天清,周刚.多孔隙聚氨酯碎石混合料强度及路用性能[J].中国公路学报,2014,27(10):24-31.

[2]孙铭鑫.聚氨酯空隙弹性路面混合料的性能研究[D].东南大学,2016.