[发明专利]一种模拟粗骨料-砂浆弱化界面的试验方法

说明书

本发明属于建筑工程技术领域，公开了一种模拟粗骨料‑砂浆弱化界面的试验方法，主要包括：制作圆柱状的岩芯骨料，将岩芯骨料放入水中静置至浇筑前取出备用；将磨碎的橡胶细颗粒附着在岩芯骨料表面；在岩芯骨料周围浇筑砂浆制得复合试件；在试验机上对复合试件进行加载试验，在岩芯骨料表面施加压力荷载，直至岩芯骨料被挤压出复合试件，得到模拟粗骨料‑砂浆弱化界面的抗剪强度和粘结滑移特性。本发明利用粒径足够小的橡胶细颗粒具有较强黏着性，依靠其自身的吸附力附着在岩芯骨料表面，当附有磨损橡胶细颗粒的岩芯骨料与砂浆结合时，磨损的细颗粒会减小砂浆与粗骨料的接触面积，减弱砂浆与粗骨料之间的摩擦与粘结性能，达到模拟弱化界面的效果。

技术领域

本发明属于建筑工程技术领域，具体涉及一种模拟粗骨料-砂浆弱化界面的试验方法。

背景技术

在细观层次上，通常将混凝土看成由骨料、砂浆和二者之间的界面过渡区组成的非均质复合材料，其受力表现出明显的非线性与随机性^[1]。与骨料和砂浆相比，界面过渡区的密度较小、强度较低、弹性模量较小，是混凝土中的“薄弱环节”。在混凝土结构长期服役过程中，由于砂浆水化作用造成的化学收缩和未水化多余水分蒸发造成的干缩，以及粗骨料和砂浆热膨胀系数差异造成的温度荷载的反复影响，粗骨料和砂浆之间的界面会形成微裂隙等缺陷，明显弱化界面性质，并直接影响混凝土的强度特性。混凝土受到外荷载时，粗骨料处会出现应力集中现象，之后应力集中转移到界面过渡区，该区域内的微裂缝将进一步扩展直至混凝土破坏^[2,3]。因此，长期服役后混凝土的力学性能，尤其是抗压强度和弹性模量，在很大程度上取决于界面过渡区弱化性能^[4]。

目前还没有能在实验室内准确模拟混凝土长期服役后粗骨料-砂浆弱化界面的方法，也没有标准的试验方法测定界面过渡区的力学性能，只能利用“含界面试件”间接测量。朱亚超^[5]采用“含界面试件”的方形试样，研究了砂浆强度和骨料表面粗糙度对界面过渡区粘结特性的影响；Hong等^[6]采用相同的试验模型，分别将岩石喷砂、切口、抛光，分析了不同的粗糙度对界面粘结强度的影响；Sinan Caliskan^[7]将圆柱形骨料与砂浆基质结合，探究了硅粉对于界面过渡区的影响；Wengui Li等^[8]分别探究了天然粗骨料、再生粗骨料与砂浆基体之间的界面过渡区在单轴压缩下的破坏过程。但是，以上试验均没有考虑混凝土长期服役后在界面过渡区内产生的缺陷，仅适应于新制试件，误差明显。吴静等^[9]在骨料上涂抹废机油，弱化了骨料-砂浆界面，人为地在界面过渡区引入了微裂缝，使缺陷均匀地分布在界面内，试验探究了界面的强弱程度对混凝土性能的影响，并分析了在外荷载的作用下裂缝的扩展模式，但是该模拟方法会放大弱化效果，加大试验误差；Prokopski G等^[3]对骨料表面用石蜡处理，结果表明对骨料表面进行处理后混凝土的抗压强度将会至少降低一半，但是石蜡的熔点较低，且在与氧气充分接触的条件下易发生氧化，因此试验受环境因素的干扰较大。

综上，粗骨料-砂浆界面的性能在很大程度上影响着混凝土的宏观力学性能，但是由于受试验方法所限，目前尚不能有效、真实的模拟长期服役后弱化的粗骨料-砂浆界面，也不能直接测试界面过渡区的力学性质。

参考文献：

[1]陈兴,卢玉斌,滕骁,等.砂浆-花岗岩界面过渡区的劈裂拉伸试验研究[J].混凝土与水泥制品,2016,4:10～16.

[2]朱亚超,宋玉普,王立成,等.混凝土中砂浆-骨料界面粘结滑移性能试验[J].沈阳建筑大学学报(自然科学版),2011,27(5):839-845.

[3]Prokopski G,Halbiniak J.Interfacial transition zone incementitious materials[J].CementConcrete Research,2000,30(4):579-583.