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随着建筑服役寿命的延长,建筑在环境作用下极易受到损坏,导致承载力下降,严重影响建筑的正常使用和安全可靠性。相比于拆除重建,加固改造因施工周期短,成本低等优势受到人们的青睐。普通硅酸盐水泥混凝土存在粘接强度低、干燥收缩大以及保水防水性能差的缺点,用于建筑结构加固时易开裂脱落,导致耐久性降低。因此,本论文用硫铝酸盐水泥作为胶凝材料制备加固混凝土,并使用PVA胶粉进行改性,以期获得一种保水性能良好、粘接强度高、收缩低和耐久性良好的加固混凝土,适用于混凝土结构及砖混结构的建筑加固。本文首先对PVA胶粉对硫铝酸盐水泥加固混凝土工作性能影响进行了研究,并通过调整外加剂掺量,使其可以满足加固工程对工作性能的要求;其次,研究了PVA胶粉对硫铝酸盐水泥基加固混凝土抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度和粘接强度等力学性能的影响,并研究了界面粗糙度、界面剂使用和界面润湿对粘接强度的影响;再次,对PVA胶粉改性硫铝酸盐水泥加固混凝土的耐久性进行了研究,包括抗渗性、抗冻性、抗氯离子渗透性以及抗碳化性能。最后,对研发的聚合物改性硫铝酸盐水泥基加固混凝土进行工程化应用。通过上述研究,得到如下结论:(1)PVA胶粉会显著降低硫铝酸盐水泥加固混凝土流动性,具体表现为扩展度的迅速降低。通过增加聚羧酸高效减水剂的用量使加固混凝土扩展度控制在600-700mm范围内,但PVA胶粉的使用仍会使加固混凝土间隙通过性和填充性变差。PVA胶粉会显著延缓硫铝酸盐水泥加固混凝土的凝结时间。(2)PVA胶粉可以提高加固混凝土的抗折强度、劈裂抗拉强度和韧性,PVA胶粉掺量为1.0%时加固混凝土28 d抗折强度可达6.14 MPa,劈裂抗拉强度可达4.26 MPa,较空白组分别提升了13.28%和13.29%。加固混凝土抗压强度随PVA胶粉的增加先升高后降低,PVA胶粉掺量为0.5%时抗压强度达到最大值,其28 d抗压强度可达62.8MPa,较空白组提升了7.71%。PVA胶粉可有效提高加固混凝土粘接性能,新老混凝土粘接强度和加固混凝土-黏土砖粘接强度均随PVA胶粉的增加不断上升,掺加1%PVA胶粉时28 d粘接强度分别可达2.97 MPa和1.13 MPa,较空白组分别提升了13.79%和50.66%。对界面进行润湿、界面剂的使用以及界面粗糙度的增加均对提高加固混凝土粘接强度有利。(3)PVA胶粉可以降低硫铝酸盐水泥加固混凝土孔隙率,掺加1%PVA胶粉后孔隙率从21.44%降低至17.99%。此外,PVA胶粉具有细化孔径的作用,毛细孔和大孔显著减少。孔隙率和毛细孔隙率的降低对提高抗渗性有利,相对渗透系数和毛细吸水系数均随孔隙率的降低逐渐下降。同时PVA胶粉可降低孔隙的连通性,也是提高加固混凝土抗渗性的重要原因。因此,PVA胶粉改性硫铝酸盐水泥加固混凝土抗渗等级可达到P12以上,抗渗压力大于4.0 MPa。(4)在经历相同冻融循环次数后,在掺加PVA胶粉后加固混凝土的相对动弹性模量得到提高,同时质量损失和强度损失降低。掺加1%PVA胶粉,加固混凝土抗冻等级由F100升高到F150,100次冻融循环后质量损失和强度损失分别降低68.37%和55.61%。相同冻融循环次数后加固混凝土孔隙水饱和度随PVA胶粉掺量的增加逐渐降低,渗透进入混凝土内部水分减少,造成的冻融损伤降低。(5)PVA胶粉可以提高硫铝酸盐水泥加固混凝土抗氯离子渗透性。加固混凝土电通量和非稳态氯离子扩散系数均随着PVA胶粉掺量增加逐渐降低,掺加1.0%PVA胶粉可使加固混凝土电通量从241C降低至151C,非稳态氯离子扩散系数从1.65×10-12m~2/s降低至0.79×10-12 m~2/s。在3.5%的Na Cl溶液中浸泡90 d后,加固混凝土中硫铝酸钙的含量减少,而AFt的含量显著增加,并出现少量Friedel’s盐。在Na Cl溶液中浸泡后,加固混凝土孔隙率以及孔的连通性降低,未掺加PVA胶粉的加固混凝土降低最明显,分别降低了9.04%和4.19%。(6)PVA胶粉可以提高硫铝酸盐水泥加固混凝土的抗碳化性能。在加速碳化试验后,加固混凝土碳化深度随PVA胶粉的增加逐渐降低,抗压强度和粘接强度有小幅度提高。加速碳化28 d后,掺加1.0%PVA胶粉加固混凝土碳化深度为9.36 mm,较空白组降低了15.81%,碳化程度显著降低。碳化后抗压强度与新老混凝土粘结强度分别提高5.07%和7.35%。与未碳化的加固混凝土相比,碳化后加固混凝土中AFt和AFm含量显著减少,而Ca CO3含量增多。加固混凝土碳化会对孔隙结构产生影响,碳化后加固混凝土孔隙率降低,且大毛细孔减少,小毛细孔增加,孔结构连通性出现降低。(7)PVA胶粉改性硫铝酸盐水泥加固混凝土用于河北省献县水牛店村砖混结构房屋加固,取得了良好的加固效果。在加固混凝土制备、运输和浇筑过程中无泌水离析等现象,流动性好,凝结时间可控,脱模后表面平整光滑。工程化应用结果表明:PVA胶粉改性硫铝酸盐水泥加固混凝土具有良好的施工性能、快硬早强、粘接强度高和抗渗性好的优点,可在建筑结构加固工程中推广。