CN107421886B - 一种粗糙粘结界面粗糙度的临界值计算方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种粗糙粘结界面粗糙度的临界值计算方法，包含步骤如下：(1)将一种材料的粘结界面处理平整光滑，然后制作两种材料粘结在一起的轴向受拉试件；(2)测定平整光滑界面状态下两种材料粘结界面的轴向抗拉强度σj；(3)测量两种粘结材料的轴向抗拉强度σ1和σ2，选择两种材料中轴向抗拉强度最小者作为临界值σmin；(4)确定粗糙粘结界面局部凸凹部分的平均间距d；(5)建立粗糙界面的粘结强度σj,c与σj、粗糙界面局部凸凹高差平均值h及粗糙界面局部凸凹部分的间距平均值d的关系；(6)令σmin＝σj,c，求得界面局部凸凹部分的高度临界值hmin；(7)如果实测值h大于hmin，则不会发生粗糙粘结界面剥离破坏，如果实测值h小于hmin，则会发生粗糙粘结界面剥离破坏。

Description

一种粗糙粘结界面粗糙度的临界值计算方法
技术领域
本发明涉及粗糙度检测技术领域，特别是一种粗糙粘结界面粗糙度的临界值计算方法。
背景技术
随着土木工程、建筑工程、公路工程、市政工程以及桥梁与隧道工程的混凝土病害逐渐增加，混凝土结构的局部加固与修复必然进入一个高峰时期。对于被加固的混凝土结构，加固材料与混凝土界面间具有良好的粘结性能是保证两者能够共同工作的基础。使用工程水泥基复合材料(Engineered Cement Composite，ECC)、混凝土、砂浆等修补材料对混凝土结构进行加固时，在轴向拉伸荷载作用下，当界面粗糙度小于临界值时将发生界面剥离破坏，此时加固材料的性能将无法充分利用，加固效果较差；当界面粗糙度大于临界值时发生加固材料或混凝土破坏，此时加固材料的性能可以得到充分利用，加固效果理想。因此，界面粗糙度临界值是使用ECC、混凝土、砂浆等修复材料加固混凝土结构的一个至关重要的影响因素。
在公开号为CN104848808A的专利文件中，公开了一种表面粗糙度检测方法和设备。该发明属于粗糙度检测领域，特别涉及一种表面粗糙度检测方法和设备。该项专利中没有涉及两种材料粘结界面的粗糙度临界值计算方法。
在公开号为CN103630093A的专利文件中，公开了一种用于混凝土表面粗糙度检测的图像分析方法。该发明涉及一种建构筑物混凝土表观质量检测技术领域，特别涉及一种既有建筑物构筑物构件中混凝土表面粗糙度的检测方法。该项专利中没有涉及两种材料粘结界面的粗糙度临界值计算方法。
在公开号为CN104807390A的专利文件中，公开了一种混凝土表面特征测量仪及其测试方法。该本发明专利涉及了一种用于混凝土表面特征测量仪及其使用方法，属于工程精确测量和质量评估领域。该项专利中没有涉及两种材料粘结界面的粗糙度临界值计算方法。
在公开号为CN101634551A的专利文件中，公开了一种检测表面粗糙度的方法及其系统。该发明涉及仅一种检测表面粗糙度的方法及其系统，其属于表观检测技术领域。该项专利中没有涉及两种材料粘结界面的粗糙度临界值计算方法。
在公开号为CN105333856A的专利文件中，公开了一种抹灰工程基层界面处理的界面粗糙度测试方法。该发明属于一种测试方法，具体是抹灰工程基层界面处理的界面粗糙度测试方法。该项专利中没有涉及两种材料粘结界面的粗糙度临界值计算方法。
综上所述，现有的专利虽然提供很多粗糙度测定方法，但均没有涉及两种材料粘结界面的粗糙度临界值计算方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足而提供一种粗糙粘结界面粗糙度的临界值计算方法，能够准确合理的计算界面粗糙度临界值。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：
根据本发明提出的一种粗糙粘结界面粗糙度的临界值计算方法，包括以下步骤：
步骤一、提供两种材料，将其中的第一种材料的粘结界面处理平整光滑，然后制作出这两种材料粘结在一起的轴向受拉试件；
步骤二、测定平整光滑界面状态下两种材料粘结界面的抗拉强度σj；
步骤三、测定两种材料的抗拉强度σ1和σ2，并比较两种材料抗拉强度的大小，选择两种材料中抗拉强度最小者作为临界值σmin；
步骤四、将步骤一中第一种材料的粘结界面做粗糙处理，测定粗糙粘结界面局部凸凹部分的平均水平间距d；
步骤五、建立粗糙粘结界面的粘结强度σj,c与平整光滑界面状态下两种材料粘结界面的轴向抗拉强度σj、粗糙粘结界面局部凸凹部分的高差平均值h及粗糙粘结界面局部凸凹部分的平均水平间距d的关系
步骤六、令σmin＝σj,c，根据步骤五建立的求得粗糙粘结界面局部凸凹部分的平均高度临界值hmin，hmin即为粗糙粘结界面粗糙度的临界值。
作为本发明所述的一种粗糙粘结界面粗糙度的临界值计算方法进一步优化方案，如果粗糙粘结界面局部凸凹部分的高差平均值h大于粗糙粘结界面局部凸凹部分的平均高度临界值hmin，则不会发生粗糙粘结界面剥离破坏，如果粗糙粘结界面局部凸凹部分的高差平均值h小于粗糙粘结界面局部凸凹部分的平均高度临界值hmin，则会发生粗糙粘结界面剥离破坏。
作为本发明所述的一种粗糙粘结界面粗糙度的临界值计算方法进一步优化方案，步骤一中所述的两种材料为混凝土和工程水泥基复合材料ECC。
作为本发明所述的一种粗糙粘结界面粗糙度的临界值计算方法进一步优化方案，第一种材料为混凝土，另一种材料为工程水泥基复合材料ECC。
作为本发明所述的一种粗糙粘结界面粗糙度的临界值计算方法进一步优化方案，σmin＝Min{σ1,σ2}。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
(1)本发明能够准确合理的计算界面粗糙度临界值；对于被加固的混凝土结构，加固材料与混凝土界面间具有良好的粘结性能是保证两者能够共同工作的基础。使用ECC、混凝土、砂浆等修补材料对混凝土结构进行加固时，在轴向拉伸荷载作用下，当界面粗糙度小于临界值时将发生界面剥离破坏，此时加固材料的性能将无法充分利用，加固效果较差；当界面粗糙度大于临界值时发生加固材料或混凝土破坏，此时加固材料的性能可以得到充分利用，加固效果理想。因此，界面粗糙度临界值是使用ECC、混凝土、砂浆等修复材料加固混凝土结构的一个至关重要的影响因素，而本发明所述的计算方法解决了此问题；
(2)本发明方法能够快速简便的求出界面粗糙度临界值，相比试验方法寻找界面粗糙度临界值，节约时间与经济成本，对ECC、混凝土、砂浆等修复材料加固混凝土结构的具有重要指导意义；
(3)适用范围广泛，不仅可以用于ECC、混凝土、砂浆等修补材料加固混凝土结构的粘结界面粗糙度临界值的计算，而且也可以适用于新老混凝土、新老ECC、新老砂浆粘结界面粗糙度临界值的计算。
附图说明
图1为本发明实验装置示意图。
图2为本发明粗糙粘结界面局部构造示意图。
图中的附图标记解释为：1为被加固材料，2为加固材料，3为粗糙粘结界面。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：
现以ECC与混凝土粘结界面为例对本发明作进一步的说明。
(1)准备了一种强度的混凝土和三种强度的ECC，实测的混凝土抗压49.7MPa、实测的ECC抗压强度分别为21.7MPa、32.6MPa、40.8MPa。将混凝土的粘结界面处理平整光滑，然后制作混凝土(混凝土为被加固材料1)与ECC(ECC为加固材料2)粘结在一起的轴向受拉试件，如图1所示；
(2)测定平整光滑界面状态下ECC与混凝土粘结界面的抗拉强度σj，分别为0.12MPa、0.31MPa、0.73MP；
(3)一共制作了6组试件验证本发明所述的计算方法。所有试件包括一种强度的混凝土和三种强度的ECC，及两种粗糙度的粘结界面，如表1所示；
(4)测量粗糙粘结界面局部凸凹部分的高差平均值h和凸凹部分的平均水平间距d，实测值如表1所示；在公开号为CN104807390A的专利文件中，公开了一种混凝土表面特征测量仪及其测试方法，提供的方法可以测量粘结界面局部凸凹部分的高差平均值h和粘结界面局部凸凹部分的平均水平间距d，如图2所示，3为粗糙粘结界面。
(5)比较ECC与混凝土轴向抗拉强度的大小，由于所有试件的混凝土轴向抗拉强度均大于ECC的轴向抗拉强度，所以选择ECC的轴向抗拉强度作为临界值，即σmin＝σe；
(6)建立粗糙粘结界面粘结强度σj,c与平整光滑界面状态下两种材料粘结界面的轴向抗拉强度σj、粗糙粘结界面局部凸凹部分的高差平均值h及粗糙粘结界面局部凸凹部分的平均间距d的关系
(7)令σmin＝σj,c，可以求得粗糙粘结界面局部凸凹部分的高度临界值hmin；
(8)如果粗糙粘结界面局部凸凹部分的高差平均值h大于粗糙粘结界面局部凸凹部分的平均高度临界值hmin，则不会发生粗糙粘结界面剥离破坏，如果粗糙粘结界面局部凸凹部分的高差平均值h小于粗糙粘结界面局部凸凹部分的平均高度临界值hmin，则会发生粗糙粘结界面剥离破坏，具体的预测结果与实验结果对比如表1所示。从表1中可以看出，本发明给出的计算方法可以确定界面临界粗糙度，并可以很好地预测粗糙粘结界面的破坏模式。
表1 界面粗糙度临界值与实测值对比
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替代，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种粗糙粘结界面粗糙度的临界值计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、提供两种材料，将其中的第一种材料的粘结界面处理平整光滑，然后制作出这两种材料粘结在一起的轴向受拉试件；
步骤二、测定平整光滑界面状态下两种材料粘结界面的抗拉强度σj；
步骤三、测定两种材料的抗拉强度σ1和σ2，并比较两种材料抗拉强度的大小，选择两种材料中抗拉强度最小者作为临界值σmin；
步骤四、将步骤一中第一种材料的粘结界面做粗糙处理，测定粗糙粘结界面局部凸凹部分的平均水平间距d，测量粗糙粘结界面局部凸凹部分的高差平均值h；
步骤五、建立粗糙粘结界面的粘结强度σj,c与平整光滑界面状态下两种材料粘结界面的轴向抗拉强度σj、粗糙粘结界面局部凸凹部分的高差平均值h及粗糙粘结界面局部凸凹部分的平均水平间距d的关系
步骤六、令σmin＝σj,c，根据步骤五建立的求得粗糙粘结界面局部凸凹部分的平均高度临界值hmin，hmin即为粗糙粘结界面粗糙度的临界值。
2.根据权利要求1所述的一种粗糙粘结界面粗糙度的临界值计算方法，其特征在于，如果粗糙粘结界面局部凸凹部分的高差平均值h大于粗糙粘结界面局部凸凹部分的平均高度临界值hmin，则不会发生粗糙粘结界面剥离破坏，如果粗糙粘结界面局部凸凹部分的高差平均值h小于粗糙粘结界面局部凸凹部分的平均高度临界值hmin，则会发生粗糙粘结界面剥离破坏。
3.根据权利要求1所述的一种粗糙粘结界面粗糙度的临界值计算方法，其特征在于，步骤一中所述的两种材料为混凝土和工程水泥基复合材料ECC。
4.根据权利要求3所述的一种粗糙粘结界面粗糙度的临界值计算方法，其特征在于，第一种材料为混凝土，另一种材料为工程水泥基复合材料ECC。
5.根据权利要求1所述的一种粗糙粘结界面粗糙度的临界值计算方法，其特征在于，σmin＝Min{σ1,σ2}。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107894721B (zh) * 2017-12-20 2023-07-18 清华大学 拱坝横缝张开时机的控制系统及方法
CN109060519B (zh) * 2018-05-27 2020-12-15 中南大学 一种超薄层状金属复合材料结合强度的测试方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102680484A (zh) * 2012-05-31 2012-09-19 重庆大学 一种构筑物修复新旧界面粘结质量评价方法
CN103037039A (zh) * 2011-10-07 2013-04-10 富士通株式会社 外壳、双面粘合带以及电子设备
CN105445184A (zh) * 2016-01-06 2016-03-30 武汉理工大学 一种“cfrp-胶层-钢”粘结性能的测量方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103037039A (zh) * 2011-10-07 2013-04-10 富士通株式会社 外壳、双面粘合带以及电子设备
CN102680484A (zh) * 2012-05-31 2012-09-19 重庆大学 一种构筑物修复新旧界面粘结质量评价方法
CN105445184A (zh) * 2016-01-06 2016-03-30 武汉理工大学 一种“cfrp-胶层-钢”粘结性能的测量方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PVA-ECC与混凝土界面钻芯拉拔试验研究;卜良桃;《山东大学学报》;20120430;第42卷(第2期);全文
混凝土-环氧树脂黏结界面的断裂性能分析;张远森;《同济大学学报》;20140731;第42卷(第7期);全文
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