混凝土变形缝中水溶性聚氨酯材料的抗拉试验研究

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1、混凝土变形缝中水溶性聚氨酯材料的抗拉试验研究1概述混凝土一向被认为是一种脆性材料，抗拉强度低，且极限变形小，破坏很突然。涉及到面板堆石坝变形缝不均匀沉降引起的问题，混凝土粘结界面又是薄弱环节，它的存在降低了结构的抗力性能，导致混凝土粘结试件的抗拉强度更低，从而混凝土粘结件的抗拉强度将直接影响到堆石坝整体性能的发挥。因此，对混凝土粘结面直接拉伸试验是判定混凝土粘结抗【49】拉性能最直接，最有效的方法。本试验采用聚氨酯作为混凝土变形缝的粘结剂，其主要工作是:对聚氨酯粘结混凝土的轴拉强度进行试验，观察试验现象，研究聚

2、氨酯是否适应混凝土粘结面的变形。2试验设计2.1试件成型（1）混凝土配合比及尺寸：本试验采用素混凝土“8”字型试件（图4-23所示），将成型双组分水溶性聚氨酯粘结混凝土抗拉试件3个，以便进行比较分析。混凝土拉头混凝土10011100水溶性聚氨酯1-1混凝土图4-23抗拉试块模型图4-25抗拉试件安装图Fig4-23Theconcretespecimensinthetensiletest（unit：mm）Fig4-25Installationinthetensiletest（2）混凝土试件养护3天后，拆模，取出挡

3、板，界面处平整，并置于阴凉处,使其表面没有明水，保证基面的干燥。（3）混凝土表面清理:为了防止粘结不良，须简单清理混凝土表面粘结面的灰尘、油脂、杂物等污染物质，使其没有异物。（4）聚氨酯嵌缝：将双组分按比例混合，充分搅拌均匀，先用刮刀将聚氨酯在缝两侧涂抹一层，并反复挤压，使聚氨酯与被粘结面很好的浸润，并保持两个平面平行和平整，以保证粘结质量和试件受拉对中，然后在混凝土缝（30mm±2mm）中灌入水溶性聚氨酯（如图4-23）。嵌入缝内的聚氨酯应密室，不得有断头或空洞，嵌缝后应及时用刮刀刮平表面，试件成型后置于室内

4、阴凉处养护14天。4.3.2试验设备（1）百分表（2）材料拉力试验机4.3.3试验方法（1）混凝土试件在到达测试龄期的前两天，从养护地点取出，用切割机平整地去除混凝土粘结处多余的聚氨酯；（2）将试件的拉环与螺栓连接后，通过拉头与试验机相连接。为了尽可能避免拉伸试验时偏心的影响，在试件装夹到试验机支座上放稳对中,用手扶好,并使用水平尺校准；（3）在试件粘结下段贴上角钢，用于安装百分表的接触端部，垂直粘结面。安装放稳后，旋转百分表表盘使指针归零，如图4-25所示；（4）开动试验机，当加压拉头与试件快接触时，再次调整

5、试件使粘结面竖直且对中，接触不良之处可以用胶皮垫平；（5）以0.02MPa/min的速度连续而均匀地加荷，并读出每个拉力状况下的位移值，直至试件破坏，记录破坏荷载；（6）试件断裂后，记录最大破坏荷载，按下式计算聚氨酯粘结混凝土抗拉强度ft:Fmaxf=（4.15）tA式中：ft为聚氨酯粘结混凝土试件的抗拉强度(MPa)；Fmax为拉伸最大破坏荷载（N)；A2为试件横截面积(mm)。4.3.4试验结果试验结果的要求：取抗拉强度的算术平均值作为该组混凝土粘结试件的抗拉强度值；若强度值中的最大值或最小值与中间值相差超

6、过20%，则取中间值作为该组新老混凝土粘结试件的抗拉强度值；若强度值中的最大值或最小值与中间值相差均超过20%，则该组试件的试验结果无效。试件断裂后，记录断口的位置、形貌。当断裂发生在粘结面处，应视该数据无效，重新制作试件进行拉伸试验，记录其强度值，见表4-14。4.3.5试验结果分析（1）试验现象分析在抗拉试验过程中，混凝土与聚氨酯粘结面的破坏不是突然发生的，破坏发生在聚氨酯材料的中部。随着拉力的增大，在聚氨酯内部形成大量网状粘结，粘结材料本体破坏力决定试件的破坏强度，称为本体破坏；继续增大拉力，聚氨酯的变形

7、量也逐渐增大，但是聚氨酯本体并未拉断，而是在聚氨酯与混凝土的粘结面产生裂缝。当试验结束后，取下试件放在平面上，发现聚氨酯的断裂伸长率基本上为0，说明未发生破坏的聚氨酯仍具有良好的弹性。（2）拉应力与位移关系粘结面下部安装百分表，测出水溶性聚氨酯粘结混凝土“8”字形抗拉试件拉应力力ft与变形∆u之间的关系（图4-27）。系列1系列2系列30.30.30.3抗拉应力抗拉应力抗拉应力（MPa）（MPa）（MPa）0.250.250.250.20.20.20.150.150.150.10.10.10.050.050.0

8、5变形量（mm）变形量（mm）变形量（mm）0000510152025051015200510152025（a）系列1（b）系列2（c）系列3图4-27拉应力ft与变形∆u之间的关系Fig4-27Relationshipcurvebetweenft～∆u根据抗拉试件拉应力与变形量的曲线关系，可以将聚氨酯拉伸过程初步分为以下三个阶段：表4-15抗拉试验三个阶段分析表Tab4-15Thre