【摘 要】
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水工建筑物的混凝土结构在高速含砂水流和推移质冲击的影响下会发生不同程度的损害,并且这些损伤很可能会产生进一步加剧混凝土结构的其他病害和损伤,带来了不少隐患。本文选用环氧树脂作为修补基材,环氧砂浆为修补砂浆,探究环氧砂浆修补水工混凝土的粘结性和耐久性。本文主要研究内容以及结论如下:(1)揭示了胶固比、界面剂和养护龄期等参数对环氧砂浆的自身力学性能和界面的粘结性能的影响。正交试验发现:胶固比的选择能有
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水工建筑物的混凝土结构在高速含砂水流和推移质冲击的影响下会发生不同程度的损害,并且这些损伤很可能会产生进一步加剧混凝土结构的其他病害和损伤,带来了不少隐患。本文选用环氧树脂作为修补基材,环氧砂浆为修补砂浆,探究环氧砂浆修补水工混凝土的粘结性和耐久性。本文主要研究内容以及结论如下:(1)揭示了胶固比、界面剂和养护龄期等参数对环氧砂浆的自身力学性能和界面的粘结性能的影响。正交试验发现:胶固比的选择能有效的提高环氧砂浆与水工混凝土界面的粘结性能和耐久性,并且填料的比例应控制在适当的范围内;界面剂的选择不仅能包裹暴露的骨料使其与环氧砂浆能更好的结合还能填补混凝土内部的微裂纹和孔隙;胶固比为1:2.0的环氧砂浆随着养护龄期的增加,粘结强度趋于稳定状态,并没有出现早期强度高的状态;环氧砂浆在酸、碱以及盐溶液中均完好无变化,但在紫外线老化能力测试中部分位置变弯曲,建议在环氧砂浆的养护期间多注意控制温度和光照。(2)考虑水工混凝土常遇到潮湿和高温的环境变化,探究了环氧砂浆的热膨胀性能和基体含水率变化对界面粘结性能的影响规律。试验结果发现:通过改变环氧砂浆的填料比例能有效匹配环氧砂浆与混凝土的热膨胀系数,从而降低两者因变形不同而产生的温度应力,能降低由温度应力产生的微裂纹的可能性,当胶固比为1:2.0时,环氧砂浆的热膨胀系数较低,此时与混凝土的热膨胀系数相差较小,在温度-20℃~60℃的环境适用;环氧砂浆与基体的粘结强度,随着潮湿程度的增加而降低,当基体含水率在0%~50%时,能满足修补后继续工作的性能条件;从微观的角度推断出当基体完全饱和时,基体的孔隙率和裂隙都很大,环氧砂浆仅能在界面处增强力学强度,两者强度相差过大,进一步导致界面失效。而在基体不饱和的条件下,界面的孔隙和裂隙都很少见,环氧砂浆在重力作用下填补了微小裂隙,这也与前文中的试验结果一致;环氧砂浆在长期的潮湿环境下,也没有降低其修补砂浆的粘结性能,证明了环氧砂浆修补水工混凝土的可能性。(3)通过计算粘结强度与各种影响因素的灰色综合关联度,阐明了对界面的粘结性能的影响因素的关联性。结果:胶固比>界面剂>养护龄期,与灰色绝对关联度和灰色相对关联度的排序基本一致。其中胶固比的选择决定了修补砂浆的强度和耐久性能,进而影响了混凝土的粘结强度,这是提高环氧砂浆强度和韧性的关键因素;界面剂的选择能改变混凝土的粗糙度,进而提高了修补砂浆与混凝土之间的粘结强度;而养护龄期只是提高了修补砂浆的强度,并不能直接影响混凝土的粘结强度,且混凝土在养护龄期中受较多因素的影响,并且自身结构复杂,因而灰色综合关联度最低。(4)完善了环氧砂浆修复水工混凝土的施工工艺方法。相对适宜的拌合顺序为:稀释剂→环氧树脂→固化剂→水泥+标准砂;选配的环氧砂浆的最佳拌合时间为3.5min;胶固比1:2.0和1:3.0的环氧砂浆收缩率较为稳定;静置时间控制在60min内对环氧砂浆的性能影响较小;环氧树脂界面剂的厚度一般应控制在2mm左右;破坏面深度小于2mm,可直接用环氧界面剂进行修补,而大于2mm小于20mm的破坏面,先用界面剂填充,而后是使用环氧砂浆修补,当破坏面深度大于20mm时,将采用分层修补的方法,先涂抹2mm的界面剂,而后在修补面上施工10mm厚的环氧砂浆,24h养护后再加下一层环氧砂浆,并且在施工下一层砂浆前应对表面灰尘等进行清理后再进行施工;养护方式对环氧砂浆的强度形成有一定的影响,7d湿养护和21d标准养护结合的养护方式比其他四种养护方式的抗压强度和粘结强度都较高。
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