鉆芯拉剝法現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)修補(bǔ)混凝土粘結(jié)強(qiáng)度
2005-09-26 00:00
Detection of Bond Strength of Patching Concrete with the Core2drilling
and Pulling2stripping Method
FU Xiang ，SONG Ren－xin ，WANG Wu－ping
( Nanjing Hydraulic Research Institute ，Nanjing ， Jiangsu 210029 ， China)
建筑物加固、修補(bǔ)工程中，混凝土粘結(jié)強(qiáng)度的優(yōu)劣對(duì)施工質(zhì)量有著重要影響，長(zhǎng)期以來(lái)，修補(bǔ)材料的粘結(jié)強(qiáng)度參數(shù)大多通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)獲得，而人們往往更關(guān)心結(jié)構(gòu)實(shí)體上材料的粘結(jié)質(zhì)量。為此，筆者通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)及實(shí)際工程檢測(cè)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)混凝土粘結(jié)強(qiáng)度作了初步研究，提出了一種簡(jiǎn)便、實(shí)用的試驗(yàn)方法。
1 試驗(yàn)原理
現(xiàn)場(chǎng)混凝土粘結(jié)強(qiáng)度檢測(cè)采用鉆芯拉剝方法，其原理如圖1 所示。在結(jié)構(gòu)試驗(yàn)點(diǎn)處鉆一圓柱體芯樣試件，芯樣深度略大于修補(bǔ)材料厚度，芯樣包括了修補(bǔ)層和基底層(原結(jié)構(gòu)部分) 。在芯樣表面粘結(jié)上與其直徑相當(dāng)?shù)睦瓌儽P(pán)，待拉剝盤(pán)與芯樣粘結(jié)牢固并達(dá)到一定強(qiáng)度后，用專(zhuān)用拉拔儀與拉剝盤(pán)連接作拉剝加荷。當(dāng)芯樣的修補(bǔ)層與基底層剝離、破壞時(shí)，測(cè)得拉剝力P ，由芯樣直徑D 可計(jì)算得到修補(bǔ)材料的粘結(jié)強(qiáng)度值。
2 試驗(yàn)設(shè)備
(1) 拉拔儀?、倮蝺x量程需大于修補(bǔ)材料的抗拉強(qiáng)度(可根據(jù)材料抗拉強(qiáng)度和芯樣直徑估算所需最大加荷)；②拉拔儀測(cè)量精度≤011kN；③拉拔儀反力支撐所確定的內(nèi)徑必須大于芯樣的直徑；④拉拔儀可以作垂直向上和水平向加荷。
(2) 鉆芯機(jī) 可固定在結(jié)構(gòu)上的輕便鉆芯機(jī)，目前市場(chǎng)上銷(xiāo)售的鉆芯機(jī)大多可以滿(mǎn)足試驗(yàn)要求。
(3) 拉剝盤(pán) 芯樣的大小決定了拉剝盤(pán)的直徑，試驗(yàn)表明，拉剝盤(pán)直徑大小對(duì)試驗(yàn)結(jié)果有著重要影響，直徑大則試驗(yàn)數(shù)據(jù)離散小、精度高，但同時(shí)對(duì)拉拔儀加載力、鉆芯設(shè)備及芯樣頂面平整度等要求也增加，給現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)增添許多不便。綜合各方面因素，選擇50～80mm直徑的拉剝盤(pán)較為合適。拉剝盤(pán)采用鋼材制作，厚約15mm，保證加荷時(shí)不變形。
(4) 結(jié)構(gòu)膠 采用市面上銷(xiāo)售的快速固化結(jié)構(gòu)膠。將2 塊同樣直徑的拉剝盤(pán)粘結(jié)在一起，通過(guò)拉剝?cè)囼?yàn)確定結(jié)構(gòu)膠的粘結(jié)強(qiáng)度，結(jié)構(gòu)膠的粘結(jié)強(qiáng)度需大于修補(bǔ)材料的抗拉強(qiáng)度。結(jié)構(gòu)膠的固化時(shí)間在8min 左右較合適。
3 試驗(yàn)方法、步驟
3.1 鉆取芯樣
鉆取芯樣點(diǎn)布置在混凝土表面平整處。鉆機(jī)安裝盡量使芯樣軸線(xiàn)與結(jié)構(gòu)面垂直，以使拉剝加荷時(shí)粘結(jié)面為受拉破壞。鉆芯的深度可參考修補(bǔ)層厚度，并在鉆芯時(shí)注意觀(guān)察冷卻水顏色的變化。考慮到粘結(jié)面往往凸凹不平，因此，當(dāng)冷卻水顏色變化時(shí)，應(yīng)使鉆頭再深入混凝土一定深度，鉆透修補(bǔ)層后停鉆。
3.2 粘結(jié)拉剝盤(pán)
磨除芯樣頂面松軟層，擦凈表面灰(粉) 層，用電吹風(fēng)或自然風(fēng)使芯樣頂面干燥。根據(jù)拉剝盤(pán)的大小，調(diào)制用于安裝2個(gè)拉剝盤(pán)量的結(jié)構(gòu)膠。用少量膠在芯樣上涂抹作為粘結(jié)基底，并對(duì)芯樣頂面不平整處作修補(bǔ)、充填，然后再在拉剝盤(pán)上涂抹1 層厚約0. 2mm 的結(jié)構(gòu)膠。
將拉剝盤(pán)粘結(jié)在芯樣上，用手壓緊拉剝盤(pán)擠出粘結(jié)層中多余的膠，持續(xù)數(shù)分鐘待膠初步固化后松手。適當(dāng)清除拉剝盤(pán)邊緣被擠出的膠液，避免其影響試驗(yàn)。
3.3 芯樣拉剝加荷
將拉拔儀與拉剝盤(pán)連接，調(diào)整拉剝儀使拉剝方向與芯樣軸線(xiàn)平行。拉剝加荷中保持儀器平穩(wěn)，均勻加荷，同時(shí)觀(guān)察儀表讀數(shù)，至芯樣破壞讀取拉剝力P 值。
觀(guān)察芯樣破壞后斷裂面產(chǎn)生的位置，當(dāng)斷裂面產(chǎn)生在基底與修補(bǔ)層結(jié)合處，表明P 為兩種材料的粘結(jié)拉剝力；若斷裂面產(chǎn)生在基底層或修補(bǔ)層時(shí)，則兩種材料的粘結(jié)拉剝力應(yīng)大于P ；若斷裂面產(chǎn)生在拉剝盤(pán)與芯樣頂面粘結(jié)處時(shí)，為拉剝盤(pán)未粘結(jié)牢固，應(yīng)另選測(cè)點(diǎn)重新測(cè)試。
3.4 計(jì)算粘結(jié)強(qiáng)度
用游標(biāo)卡尺量取芯樣直徑D。根據(jù)拉剝力P 值及芯樣直徑D 值，由下式計(jì)算測(cè)點(diǎn)的粘結(jié)強(qiáng)度值f n 。
f n = 4 P/(πD2) (1)
4 工程應(yīng)用
考慮到現(xiàn)場(chǎng)混凝土修補(bǔ)質(zhì)量波動(dòng)、試驗(yàn)誤差等因素的影響，為提供客觀(guān)、合理、準(zhǔn)確的檢測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果，對(duì)檢測(cè)的測(cè)點(diǎn)數(shù)量、數(shù)據(jù)取舍作適當(dāng)約定： ①單個(gè)構(gòu)件檢測(cè)時(shí)，測(cè)點(diǎn)數(shù)≥4 個(gè)；批量檢測(cè)時(shí)，以相鄰4 個(gè)測(cè)點(diǎn)為一試驗(yàn)組；②單個(gè)構(gòu)件檢測(cè)時(shí)，舍去4 個(gè)測(cè)點(diǎn)中離平均值最遠(yuǎn)的1 個(gè)，以剩余3 個(gè)測(cè)點(diǎn)的平均值作為該組測(cè)值;批量檢測(cè)時(shí)，以所有試驗(yàn)組的測(cè)值平均值為檢測(cè)結(jié)果。表1 為在實(shí)際工程中采用鉆芯拉剝法現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)混凝土粘結(jié)強(qiáng)度的檢測(cè)結(jié)果。
5 結(jié)語(yǔ)
(1) 試驗(yàn)研究與工程應(yīng)用表明，鉆芯拉剝法現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)混凝土粘結(jié)強(qiáng)度具有簡(jiǎn)便、直觀(guān)、快速、可靠的特點(diǎn)，它為工程加固、建筑物修補(bǔ)中的混凝土粘結(jié)質(zhì)量檢測(cè)提供了有效手段。
(2) 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)混凝土粘結(jié)強(qiáng)度是一項(xiàng)新技術(shù)，對(duì)于規(guī)范試驗(yàn)操作程序，制定科學(xué)、合理的測(cè)值統(tǒng)計(jì)、評(píng)定方法，研制、開(kāi)發(fā)成套檢測(cè)設(shè)備等，都有待于進(jìn)一步研究。
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