【摘 要】
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水工混凝土建筑物在服役多年后会出现不同程度的损毁,严重影响工程自身的安全运行和经济效益发挥,需要对水工混凝土建筑物进行修复。现有修复材料不能完全满足实际工程修复的需求,而修复材料对水工混凝土建筑物修复后的质量和效果影响重大。因此关于水工混凝土建筑物修复材料性能的提升就显得尤为必要。针对水工混凝土建筑物修复材料性能提升这一热点问题,本文选择乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)改性水泥基砂浆为研究对象,研究了
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水工混凝土建筑物在服役多年后会出现不同程度的损毁,严重影响工程自身的安全运行和经济效益发挥,需要对水工混凝土建筑物进行修复。现有修复材料不能完全满足实际工程修复的需求,而修复材料对水工混凝土建筑物修复后的质量和效果影响重大。因此关于水工混凝土建筑物修复材料性能的提升就显得尤为必要。针对水工混凝土建筑物修复材料性能提升这一热点问题,本文选择乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)改性水泥基砂浆为研究对象,研究了 EVA改性水泥基砂浆自身的强度特性,并采用单掺和复掺钢纤维和金属骨料砂浆两种方式对EVA改性水泥基砂浆的强度特性进行了性能提升试验研究,研究了钢纤维和金属骨料砂浆对EVA改性水泥基砂浆强度特性的影响规律,揭示了钢纤维和金属骨料砂浆对EVA改性水泥基砂浆强度特性的影响机理,研究提出了适用于工程实际的钢纤维和金属骨料砂浆单掺和复掺最优掺量。本文的主要结论如下:(1)针对EVA改性水泥基砂浆,通过对不同龄期试件的抗压强度、抗弯强度、劈裂抗拉强度和粘结强度试验,开展了 EVA改性水泥基砂浆自身强度特性研究。结果表明,EVA能够填充砂浆中的孔隙,提高砂浆的致密性;EVA能够与水化产物交织在一起形成三维网状结构,EVA中的活性基团能够与水化产物发生离子交换形成特殊的桥键,增强砂浆内部的粘结性能;EVA还能渗入到基础混凝土之中,增强砂浆与基础混凝土之间的粘结。(2)针对EVA改性水泥基砂浆中掺入0.5%-2.0%掺量的钢纤维试验方案,通过对不同龄期试件的抗压强度、抗弯强度、劈裂抗拉强度和粘结强度试验,开展了钢纤维掺量对EVA改性水泥基砂浆强度特性的影响研究。结果表明,EVA改性水泥基砂浆的抗压、抗弯、劈裂抗拉和粘结强度在钢纤维掺量0.5%-1.5%范围内随着钢纤维掺量的增加而增加,钢纤维掺量为1.5%时EVA改性水泥基砂浆表现出最高的强度;钢纤维能够有效提高EVA改性水泥基砂浆的早期强度特性。(3)针对掺10%-40%掺量金属骨料砂浆的EVA改性水泥基砂浆试验方案,通过对不同龄期试件的抗压强度、抗弯强度、劈裂抗拉强度和粘结强度试验,开展了金属骨料砂浆掺量对EVA改性水泥基砂浆强度特性的影响研究。结果表明,随着金属骨料砂浆掺量的增加,EVA改性水泥基砂浆的抗压、抗弯、劈裂抗拉和粘结强度表现出一直增加的趋势,EVA改性水泥基砂浆掺40%金属骨料砂浆时表现出最高的强度;金属骨料砂浆能够使EVA改性水泥基砂浆的早期强度特性得到有效提高。(4)针对EVA改性水泥基砂浆中掺入1.0%-2.0%钢纤维和25%-35%金属骨料砂浆的复掺试验方案,通过对7d龄期试件的抗压强度和粘结强度试验,开展了钢纤维和金属骨料砂浆复掺对EVA改性水泥基砂浆强度特性的影响研究。结果表明,钢纤维和金属骨料砂浆复掺后EVA改性水泥基砂浆的抗压和粘结强度出现增加,并且表现出比单掺钢纤维和金属骨料砂浆时更高的抗压强度和粘结强度;1.5%钢纤维和35%金属骨料砂浆复掺后EVA改性水泥基砂浆的抗压强度和粘结强度最高。(5)针对钢纤维和金属骨料砂浆对EVA改性水泥基砂浆微观结构的影响,通过对掺钢纤维和金属骨料砂浆的EVA改性水泥基砂浆的扫描电镜试验,开展了钢纤维和金属骨料砂浆对EVA改性水泥基砂浆微观结构的影响研究。结果表明,钢纤维能够限制砂浆基体裂缝的发展,减小裂缝尖端的应力集中现象,增加结构的完整性,减小干缩变形;金属骨料砂浆中的金属骨料能够形成更致密的界面过渡区并且发挥更好的骨料支撑作用。(6)根据本文研究结果,在满足安全前提下考虑到经济性的原则,本文推荐EVA改性水泥基砂浆中单掺钢纤维和金属骨料砂浆的最优掺量分别为1.5%和30%,推荐的最优复掺方案为1.5%钢纤维和30%金属骨料砂浆复掺。本文采用试验研究的方法对EVA改性水泥基砂浆进行强度特性提升研究,研究成果对于水工混凝土建筑物修复工程中修复材料的选择具有重要意义,对于修复材料的性能提升研究具有一定的参考价值。
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