不同影响因素下UHPC-NSC界面抗剪性能试验研究

摘要

钢筋混凝土结构作为目前最常见的一种建筑结构形式，随着使用年限的增加，由于外荷载和环境的影响结构逐渐老化，均会出现不同程度的损伤甚至破坏，导致混凝土结构的安全性和耐久性严重降低。超高性能混凝土(UHPC)具有抗拉和抗压强度高、极低的渗透性、耐久性强等特点，适用于损伤普通混凝土(NSC)结构的修复与加固，UHPC与NSC之间良好的抗剪粘接性能是确保UHPC层与混凝土结构共同承受荷载的关键。　　本文通过大量的双面直剪试验，系统地研究了UHPC-NSC界面的抗剪性能，并观察了界面的抗剪强度和相应的破坏模式。讨论了NSC强度、UHPC龄期、养护方法、NSC表面处理、NSC基体湿润度、膨胀剂和拉剪、压剪受力状态等参数对UHPC-NSC界面抗剪性能的影响。本文得到主要结论如下：　　(1)UHPC与NSC之间表现出优异的界面抗剪能力，试件多发生部分或全部的混凝土剪切破坏、几乎未发现纯粹的界面破坏，且界面受剪破坏呈现一定的脆性；　　(2)NSC强度等级和湿润程度对UHPC-NSC界面的抗剪粘接性能均有显著影响，NSC强度或湿润程度越高，UHPC-NSC界面抗剪承载力越大；　　(3)UHPC-NSC界面在3天到7天的早龄期抗剪承载力增长迅速，可完成90%以上的抗剪强度，而中长期(28天、180天)界面抗剪强度基本变化不大；　　(4)60℃蒸汽养护的UHPC-NSC界面抗剪强度与常温条件养护基本一致，而过高的养护温度(90℃)则会降低UHPC-NSC界面的抗剪性能；　　(5)UHPC加入膨胀剂减缓了UHPC-NSC界面早期抗剪强度的增长，与UHPC中无膨胀剂试件相比，其中长期抗剪承载力略微降低；　　(6)粗糙的NSC表面(Ro)可以显著提高界面的抗剪承载力，钻孔内UHPC榫、刻槽内UHPC键齿或植筋的数量和面积也可明显影响界面的抗剪能力，并且界面刻槽和植筋试件表现为延性破坏，光滑组试件抗剪粘接性能最差；　　(7)拉剪受力的UHPC-NSC界面抗剪承载力显著下降，而压剪受力的UHPC-NSC界面的抗剪能力则明显提升，且其抗剪承载力提升幅度随着法向压应力的增加而逐渐减缓。

目录

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第 1 章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 超高性能混凝土（UHPC）

1.2.1 UHPC 简介

1.2.2 UHPC 材料性能

1.2.3 UHPC 在桥梁中的应用

1.3 UHPC 加固普通混凝土结构研究现状

1.4 UHPC-NSC 界面粘接性能研究现状

1.5 本文研究内容与方法

第 2 章 UHPC-NSC 界面抗剪性能试验研究

2.1 试验目的与研究思路

2.2 试验材料及配制

2.2.1 NSC—普通混凝土

2.2.2 UHPC—超高性能混凝土

2.3 试验设计

2.3.1 试件设计

2.3.2 试验参数设置

2.4 材性试验

2.4.1 NSC 材性试验

2.4.2 UHPC 材性试验

2.4.3 钢筋材性试验

2.5 试件的制备和试验加载方式

2.5.1 试件的制备与养护

2.5.2 试验加载仪器

2.5.3 试验测试内容和加载方式

2.5.4 试验加载步骤

2.6 本章小结

第 3 章 试验结果及数据分析

3.1 破坏模式和试验荷载特征值

3.1.1 破坏模式

3.1.2 试验荷载特征值

3.2 荷载滑移曲线

3.3 本章小结

第 4 章 参数分析

4.1 NSC 强度等级

4.2 UHPC 养护龄期

4.3 UHPC 养护方法

4.4 膨胀剂

4.5 NSC 基体湿润度

4.6 NSC 基体表面处理

4.7 界面应力状态

4.8 本章小结

第 5 章 UHPC-NSC 界面抗剪性能评估

5.1 各国规范计算值与试验值对比

5.2 修正 c 和 μ 值

结论与展望

参考文献

致谢

附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文及科研情况