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偶联剂、减缩剂改性新老混凝土修补界面层的性能

更新时间:2020-05-18 08:03:49来源: 责任编辑:admin
导读:偶联剂、减缩剂改性新老混凝土修补界面层的性能用既有方法修补的新老混凝土粘结界面的强度主要由分子间引力产生[1]。大量混凝土修补工程实践表明,新老混凝土粘结界面在收缩差或荷载作用下,往往首先失效[2]。主要原因是修补时,由于老混凝土对水的吸附性大于界面剂中水的内聚力,老混凝土表面会吸附一层水膜;使界面剂老混凝土界面层处的局部水灰比高于设计值,形成由许多
偶联剂、减缩剂改性新老混凝土修补界面层的性能 用既有方法修补的新老混凝土粘结界面的强度主要由分子间引力产生[1]。大量混凝土修补工程实践表明,新老混凝土粘结界面在收缩差或荷载作用下,往往首先失效[2]。主要原因是修补时,由于老混凝土对水的吸附性大于界面剂中水的内聚力,老混凝土表面会吸附一层水膜;使界面剂 老混凝土界面层处的局部水灰比高于设计值,形成由许多钙矾石和氢氧化钙大晶体组成的疏松多孔的薄弱过渡区,分子间引力降低[1,3]。目前主要从两方面改善界面层:一是提高老混凝土表面粗糙度(以增加其与界面剂的接触面积),二是对界面剂改性,以提高界面层中各成分之间的分子间作用力。值得注意的是,马一平[4]分别用国产KH 550、KH 560和KH 570硅烷偶联剂涂大理石(主要成分为碳酸盐)表面,使大理石 水泥浆体界面劈拉强度分别提高57%,69%和84%。我们分别用0.5%和1%浓度的KH 570硅烷偶联剂溶液涂花岗岩表面和老砂浆表面,结果新砂浆 花岗岩界面的拉拔强度分别提高86%和123%;新砂浆 老砂浆界面的拉拔强度分别提高38%和25%[5]。这使我们有理由猜测偶联剂很可能使老混凝土与界面剂这两种无机材料表面之间的化学键接份额显著提高(按常规偶联剂仅能“偶联”无机与有机材料),因而导致界面改性的突破性进展。用膨胀剂改性砂浆界面剂补偿新老混凝土修补界面层的收缩差是常用方法,但用膨浆的界面层虽很少出现宏观裂纹,微细观结构中大尺寸晶体却较多,故粘结强度仍不够高。为既减少界面层宏观裂纹,又改善微细观结构,我们在水泥砂浆中加入减缩剂,期望配制出低收缩且大尺寸晶体含量少的界面剂[6]。由于不象膨胀剂那样靠钙矾石和氢氧化钙大晶体来补偿收缩,减缩剂是靠降低2nm~50nm微观孔内水的表面张力来减小收缩[7],故可使界面层更密实。我们的前期实验表明,减缩剂改性砂浆界面剂 老混凝土界面层的28d劈拉强度比膨胀剂改性砂浆界面剂 老混凝土界面层提高33%[6];在界面层中未观察到钙矾石和氢氧化钙大晶体,微细观结构明显比用膨浆的界面层均匀密实[8]。本研究进一步提出,既用偶联剂涂老混凝土表面,又采用减缩剂改性砂浆界面剂,从而显著改善从老混凝土表面开始深入修补材料之中厚度可达几十微米的整个薄弱过渡区的微细观结构,大幅度提高粘结强度和耐久性。为准确探讨老混凝土表面各成分的影响,试验分别用老砂浆面和花岗岩石板做待粘表面,进行对比试验研究。1 试验方案选用南京水科院产NA SP系列减缩剂。根据前期实验研究结果,并考虑工程实际中老混凝土表面上的骨料和砂浆应用同一浓度的偶联剂溶液处理,以南京曙光化工厂生产KH 570丙烯酰氧基硅烷偶联剂配制0.5%浓度溶液[5]。水泥砂浆界面剂配比(质量比):水泥∶砂∶水=1∶1∶0.4;两种减缩剂改性界面剂:在砂浆界面剂中掺减缩剂(掺量分别为水泥质量的1%和2%);修补砂浆配比:水泥∶砂∶水=1∶1.57∶0.44。以图1所示老混凝土梁砂浆表面和花岗岩石板表面为修补对象,用偶联剂溶液涂试件表面后,自然干燥24h,再涂界面剂(约10mm厚)、并浇注修补砂浆,养护28d后测拉拔强度。如图1、表1、表2所示,根据修补措施的不同,将修补梁试件和修补花岗岩试件各分为5组,每组5个拉拔试件。2 试验结果与讨论试验结果如表1和2所示,可见仅使用0.5%浓度偶联剂溶液可使新砂浆 花岗岩界面和新砂浆 老砂浆界面的拉拔强度分别提高79%和23%;仅使用1%减缩剂掺量的界面剂,可使新砂浆 花岗岩界面和新砂浆 老砂浆界面的拉拔强度分别提高36%和16%。综合使用偶联剂溶液和减缩剂改性界面剂两种手段,效果明显优于单一改性手段,用0.5%浓度偶联剂溶液和1%减缩剂掺量的界面剂的新砂浆 花岗岩界面的拉拔强度分别是单一手段改性的1.08和1.42倍。用0.5%浓度偶联剂溶液和1%减缩剂掺量的界面剂的新砂浆 老砂浆界面的拉拔强度分别是单一手段改性的1.12和1.18倍。图2所示为新砂浆 花岗岩界面破坏情况,可见破坏断面发生在花岗岩和新砂浆一侧。3 结语a)综合运用偶联剂对老混凝土表面改性、减缩剂对界面剂改性的方法可显著提高修补界面的拉拔强度;b)有待从微细观尺度探讨偶联剂和减缩剂共同作用的改性机理。
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