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粘結力指粘結劑與被粘結物體界面上分子間的結合力。

1影響

長期以來,鋼筋鏽蝕對鋼筋混凝土構件粘結力的影響一直被工程界所重視,其影響主要集中在粘結力和承載力的變化上。目前應用有限元方法模擬鋼筋鏽蝕影響的方法大體可分為兩種,一種是模擬鋼筋鏽蝕時的體積膨脹引起的內力,另一種則是模擬膨脹時的位移量。本文試從溫度角度出發,即施加於鋼筋一定的溫度模擬其膨脹過程對構件粘結力及承載力的影響,對試驗結果進行對比分析。
對於岩石來說,岩石的抗壓強度σc、抗拉強度σt、抗剪強度τo、和粘結力C有如下關係:
σc=10σt (σt的係數變化範圍為6~20)
σc=5τo (τo的係數變化範圍為6~20)
τo=1.8σt (σt的係數變化範圍為6~20)
τo=0.7C (C的係數變化範圍為6~20)

2模型建立

材料性能
混凝土被視為彈塑性材料,彈性模量E=34500MPa,波松比ν=0.18,抗壓強度fc=50MPa,抗拉強度ft=4.25MPa,破壞時的塑性應變取1.4×10-3,產生裂縫后考慮由於剪切剛度變化引起的軟化。假定裂縫后混凝土抗拉強度為線性損失並在應變為1.2×10-3后無拉應力存在。混凝土雙軸極限抗壓強度與單軸抗壓強度之比為1.16.箍筋為彈性材料,主筋為彈塑性材料,彈性模量E=2.06×105MPa,波松比ν=0.3,鋼材屈服強度為550MPa,抗拉強度為600MPa.1.3分析步驟數值分析由鋼筋鏽蝕前的載入階段、鋼筋鏽蝕階段和鏽蝕后的載入階段組成,構件在荷載作用下的破壞過程按照不穩定分析原理並採用修正的RIKS方法進行分析,同時考慮幾何非線性變化的影響。
由於鋼筋鏽蝕而導致的鋼筋體積膨脹在分析中採用主筋單元在溫度作用下的體積膨脹,鋼材的膨脹係數採用在溫度作用下的正交膨脹性質,也即考慮環向膨脹而忽略沿鋼筋長向和徑向的膨脹。
設鋼筋在鏽蝕前的原始半徑為r0,在溫度作用下鏽蝕深度為X,膨脹后的半徑為r,t為膨脹量,則:
r-r0=t(1)
設由膨脹引起的混凝土裂縫長度為lcr,寬度為w,由產生裂縫前後狀態時構件的體積相等導出鏽蝕深度X為:
X=t[1+lcr/(2r0)](2)
式(2)中,膨脹量t由有限元計算直接得出,lcr從裂縫開展圖中得出。

3數值結果

鏽蝕階段
為鋼筋在鏽蝕狀態下混凝土單元的位移,與試驗的裂縫開展位置基本吻合。
粘結層的分類
1)下封層。多用於多雨潮濕地區的高速公路、一級公路的瀝青面層空隙較大、滲水嚴重的路面或鋪築基層后不能及時鋪築瀝青面層而需要開放交通時,宜在噴撒透層油后鋪築下封層。下封層的瀝青油石比為7.5%~13.5%,石料用量為5.4kg/m2~8.1kg/m2,石料規格為Ⅱ級配礦料,施工工藝為稀漿封層機拌和攤鋪。
2)粘層。雙層或三層熱拌熱鋪瀝青混合料路面在鋪築上面層前,其下面的瀝青層已被污染,水泥混凝土路面上鋪築瀝青面層時必須撒鋪粘層。瀝青用量為0.3L/m2~0.5L/m2,施工工藝為噴撒,不需要用石料。
3)透層。瀝青路面的級配砂礫、級配碎石基層及水泥、石灰、粉煤灰等無機料穩定土或粒料的半剛性基層上必須撒透層瀝青。瀝青用量為0.7L/m2~1.1L/m2,石料用量為2kg/m2~3kg/m2,石料規格為石屑或砂,施工工藝為撒瀝青、撒石屑並碾壓。
瀝青含量與路用性能的關係
下封層、粘層及透層油的施工工藝有一個共同的特點,就是都可以提高剛性、柔性結構層之間的抗剪強度,但它們的抗剪強度不同。下封層作為瀝青路面結構層間結合料時的抗剪強度最大,作為粘結過渡層效果最好。
一般可用擊實法模擬工程實際,既可用於確定瀝青粘結層的合理用量,也可以用來確定瀝青粘結層的抗剪強度,但對基底材料的強度要求較高,否則擊實時基底材料會破壞。試件的試驗溫度是關鍵,溫度低抗剪強度高,溫度高抗剪強度低。同樣條件下,利用擊實法成型的試件,水泥混凝土為基底的試件的抗剪強度要比以鋼板為基底的試件的抗剪強要高,這說明基底的粗糙程度對抗剪強度有影響,而且比基底的強度對抗剪強度影響大。所以要在提高基底強度的同時注意提高其粗糙程度,而得到較高的抗剪強度。
施工準備
粘層施工前應檢查基層或下卧瀝青層的質量,不符合要求的不得鋪築瀝青層。舊瀝青路面或下卧層已被污染時,必須清洗或經銑刨處理且待路面乾燥后再進行施工。施工應盡量選在夏季且一天當中氣溫較高時,不允許夜間或凌晨施工。

施工方案

按照規範要求,粘層施工時須使瀝青噴撒成霧狀,在路面全寬內均勻分佈成一薄層。粘層油宜在當天撒布,待乳化瀝青破乳、水分蒸發完成,或稀釋瀝青中的稀釋劑基本揮發完成後,緊跟著鋪築瀝青層。透層瀝青施工時,若瀝青為熱改性瀝青,特別是SBS改性瀝青,需要在高溫時進行噴撒,施工質量受施工環境、溫度及基層的清潔狀況影響。否則,容易出現離析、水和瀝青分離、噴撒不勻,瀝青阻塞灑布機出油孔等現象。透層瀝青的施工對石屑的乾燥度要求很高,所用石屑必須經過過篩。同時,撒布石屑后必須及時碾壓才能達到滿意的質量效果。下承層是半剛性基層的透層宜緊接在基層碾壓成型后表面稍變乾燥,但尚未硬化的情況下噴撒。為了更好地使透層的粘結力增強,無機結合料粒料基層上撒布透層瀝青應在鋪築瀝青層前1d~2d撒布。下封層的作用效果明顯優越於粘層、透層。它是由級配石料、瀝青乳化液、添料、助劑,通過稀漿封層施工機械按比例集中投料、拌和並完成攤鋪的一種細料式瀝青混凝土薄層施工工藝,具有密級配、大油量的特點,粘結性和密封性都特別好。在攤鋪瀝青面層時可直接進行瀝青路面的施工,下封層會在瀝青混合料的高溫及壓路機的振動下進一步密實,真正起到粘結、密實、防水的作用。

4強度評價

瀝青層間粘結力的評價主要是通過對瀝青混合料的抗剪強度進行試驗分析。目前有一種原理簡單且參數可以改變的直剪儀器,這種設備還可以用來方便地測試路面鑽芯和試驗室製備的圓柱體試件。為此設計製造了一種可在MTS上操作的簡單直剪儀器。該儀器的兩個剪切套具間的間距可調,並且利用MTS可以方便地以控制應變或控制應力的模式載入,荷載的大小和試驗溫度也可調整。儀器通過剪切套具下的支撐的偏移來實現剪切,操作簡便,試驗數據由軟體自動採集和輸出。
根據文獻[4]得知:表面有水(模擬雨水)的粘結層的粘結強度比相同情況下乾燥路段的要低。潮濕路段的粘結強度隨時間而增長,但始終不能達到相同條件下乾燥路段的強度。層間結合料用量為0.36L/m2,潮濕路段的剪切強度比層間結合料用量為0.09L/m2的潮濕路段的要高。

5結語

通過對粘結力影響重大的主要結構層進行分析,從瀝青粘結層結構、材料特徵、施工等方面提煉出改善瀝青粘結力的注意事項,以便更全面地指導瀝青路面的施工。

6釉面瓷磚

釉面磚是一種廣泛用於牆面裝飾的飾面磚,普遍用低廉的水泥沙漿鑲貼施工。但由於水泥沙漿作為粘結料的粘結力差,鑲貼於牆面的釉面易脫落,這不僅嚴重影響牆面裝飾效果,而且重新鑲貼施工麻煩。因此為防止脫落,釉面磚底面普遍均帶槽紋。近來,一種與水泥沙漿粘結力更強的釉面磚問世海外。
據介紹,這種釉面磚是用石膏和玻璃屑為主要原料的坯料作底層,在其上面填入磚坯料,加壓成複合坯體,乾燥、施釉、燒結而成。燒結后的底層為石膏瓷質層,主體層為陶瓷質層,底層厚度為總坯體厚度的1/10~1/3。石膏瓷層不易溶於水,但石膏再結晶粒表面未被玻璃質完全覆蓋,仍具有一定的吸水性。當石膏瓷質底面吸收沙漿中的水分,溶出無水石膏時,與沙漿中的水泥起反應,生成水化硫鋁酸鈣和水化硫鐵酸鈣針狀晶體,填充於石膏再結晶粒的微細間隙。因此石膏瓷質底面能與水泥沙漿產生高粘結力。如將用無水石膏與碎玻璃屑作底層的釉面專用水泥沙漿(水泥:沙=1:2鑲貼於牆面,於空氣中養護28天,粘結強度達到22.6kg/cm2,而用同一沙漿或有機粘結劑鑲貼底面為槽紋的常用普遍釉面磚,粘結強度分別為12.2kg/cm2和24.9kg/cm2,兩者相比,用水泥沙漿鑲貼時,底面為石膏瓷質的釉面磚較普通釉面磚的粘結強度相差極小,若將石膏瓷質底面再形成槽紋,粘結強度提高得多;而與有機粘結劑鑲貼普通釉面磚的粘結強度相差極小?若將石膏瓷質底面再形成槽紋?釉面磚粘結強度還能進一步提高。
這種高粘結力釉面磚的問世解決了水泥沙漿鑲貼時粘結力低的問題,有效防止磚的脫落,減少因釉面磚脫落而需多次鑲貼施工的次數。

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