水环境和盐水环境下植筋胶力学性能试验研究

苗生龙 张可乐

(1.中国矿业大学徐海学院，江苏 徐州 221008； 2.青岛腾远设计事务所有限公司，山东 青岛 266071)

水环境和盐水环境下植筋胶力学性能试验研究

苗生龙1张可乐2

(1.中国矿业大学徐海学院，江苏 徐州 221008； 2.青岛腾远设计事务所有限公司，山东 青岛 266071)

通过普通水环境和盐水环境下植筋胶试块的抗压试验，得到了植筋胶的抗压强度、泊松比、弹性模量及剪切模量在水环境和盐水环境中的变化规律，可为后续同类问题的研究提供参考。

水环境，盐水环境，植筋胶，抗压强度

植筋法以其特有的优势在建筑物加固改造中占据重要的位置[1]，它不仅可加固和改造原有的建筑物，而且还广泛应用于受施工限制需后植钢筋的工程中，国内外学者对其进行了不少研究[2-4]。然而在实际工程中，许多建筑物或构筑物处于水环境、盐水环境中，如港口码头工程、蓄水池、浴室等。国内外对处于这些环境中的植筋锚固的研究较少，目前尚缺乏相关的资料供参考，给人们的生命和财产安全留下了隐患。因此进行水环境及盐水环境作用下植筋胶力学性能的研究具有重要意义。

本文对植筋胶试块的力学性能进行了试验，得到了水环境及盐水环境对植筋胶的抗压强度、弹性模量、应力—应变关系、剪切模量及泊松比的影响规律，为系统研究水环境及盐水环境中的植筋性能提供了参考。

1 试验概况

1.1 试块制作

本试验中植筋胶采用中国科学院大连化学物理研究所研制的JGN型植筋胶，此胶有甲乙两种组分，根据使用说明书，使用比例为甲∶乙=3∶1(质量比)，且在常温下拌制。根据规范[5,6]要求，植筋胶试块尺寸为10 mm×10 mm×25 mm，共11组，每组6个试块，总计66个，试块编号方式如下：作用环境—作用时间，其中水环境代号为W，盐水环境为SW，一般室内环境为N。例如W-30，即水环境中浸泡30 d的植筋胶试块。试块分组见表1。

表1 相应环境下的试块明细表

植筋胶浇筑完成后，在常温下静置48 h后拆模，并按要求分别放入水中和盐水(20%的NaCl溶液)中浸泡，浸泡时间分别为30 d，60 d,90 d,120 d,150 d，之后取出在干燥环境下放置2 d～3 d后进行抗压试验。

1.2 试验设计

试验前，在植筋胶的纵向和横向分别粘贴应变片(如图1所示)，以测量其纵向和横向应变，并据此求出植筋胶的泊松比。

1.3 加载装置及加载方案

植筋胶抗压试验在中国矿业大学结构与材料力学实验室中进行，采用PWS-500型电液伺服机加载系统进行加载控制，试验装置见图2，荷载及应变等数据由TDS303数据采集仪自动采集，抗压强度试验采用位移控制(0.1 mm/min)，直至植筋胶试块被破坏。

2 试验结果分析

2.1 试验现象

加载初期，植筋胶试块为弹性变形，随着荷载的增大，试块逐渐由弹性阶段进入弹塑性阶段，且其弹塑性阶段的范围较大。加载到临近破坏荷载后，植筋胶出现沿斜截面的剪切滑移破坏，荷载缓慢下降，荷载下降至极限荷载的80%以下时，试验结束。植筋胶试块为斜截面剪切破坏，破坏面与横截面的夹角约为45°～55°，如图3所示。

2.2 植筋胶的抗压强度

根据规范要求对试验数据进行处理，各组植筋胶试块的数据处理结果见表2。

表2 植筋胶试块的抗压强度

由表2可知：1)植筋胶的抗压强度超过80 MPa。2)植筋胶试块的标准差和离散系数较小，说明植筋胶的性能比较稳定，材料比较均匀。3)无论是水环境还是盐水环境中，植筋胶的抗压强度随浸泡时间的增加而降低，相对于一般环境下的植筋胶，在水环境中浸泡30 d，60 d，90 d，120 d，150 d的植筋胶试块的抗压强度分别降低了1.10%，1.69%，2.31%，3.43%，3.84%；在盐水环境中则分别降低了1.60%，1.92%，2.72%，3.64%，4.14%。这说明在盐水环境中浸泡的植筋胶试块强度比在水环境中的试块强度降低得多。

2.3 植筋胶的应力—应变关系

每组有效试块中，取1个植筋胶试块绘制其应力—应变曲线作为代表，如图4所示。

从图4可以看出：在一般环境下植筋胶的弹性极限为55.17 MPa，其弹性模量为7.35×103N/mm2。水环境中浸泡时间为30 d，60 d，90 d，120 d，150 d的植筋胶试块的弹性极限分别为55.01 MPa，54.86 MPa，54.78 MPa，54.58 MPa，54.43 MPa，分别比一般环境下降低了0.28%，0.56%，0.70%，0.70%，1.34%；弹性模量分别为7.33×103N/mm2，7.31×103N/mm2，7.30×103N/mm2，7.27×103N/mm2，7.25×103N/mm2，分别比一般环境下降低了0.28%，0.56%，0.70%，0.70%，1.34%。

盐水环境中浸泡时间为30 d，60 d，90 d，120 d，150 d的植筋胶试块的弹性极限分别为54.90 MPa，54.82 MPa，54.70 MPa，54.43 MPa，54.2 MPa，分别比一般环境下降低了0.49%，0.63%，0.85%，0.85%，1.76%；弹性模量分别为7.31×103N/mm2，7.30×103N/mm2，7.28×103N/mm2，7.25×103N/mm2，7.22×103N/mm2，分别比一般环境下降低了0.49%，0.63%，0.85%，0.85%，1.76%。

相同情况下，盐水环境对植筋胶的不利影响更大。

同时，由图4可知，两种环境条件下植筋胶试块的弹性极限应变范围基本在0.007 5～0.008之间，而极限应变约为0.05，为弹性极限应变的6倍左右，有良好的塑性表现。

2.4 植筋胶的泊松比及剪切模量

根据试验测得的植筋胶试块的横向应变与纵向应变，可求得其泊松比。各种植筋胶试块在弹性阶段的纵向应变—横向应变关系如图5所示。由图5可以看出：无论是在水环境还是盐水环境中的植筋胶试块，横向应变与纵向应变之比，即泊松比约为0.32～0.35，在实际应用中植筋胶的泊松比可取中间值0.33。

在弹性范围内，根据材料弹性模量与剪切模量的关系，可求出剪切模量：

其中，G为植筋胶的剪切模量，MPa；E为植筋胶弹性模量，MPa；μ为植筋胶的泊松比。

将试验得到的各种环境作用下的植筋胶的弹性模量与泊松比代入上式可得，一般环境下植筋胶剪切模量为2.76×103N/mm2，在水环境中浸泡30d，60d，90d，120d，150d的植筋胶试块的剪切模量分别为2.76×103N/mm2，2.75×103N/mm2，2.74×103N/mm2，2.73×103N/mm2，2.73×103N/mm2，在盐水环境中浸泡30d，60d，90d，120d，150d的植筋胶试块的剪切模量分别为2.75×103N/mm2，2.74×103N/mm2，2.74×103N/mm2，2.73×103N/mm2，2.71×103N/mm2。

3 结语

1)植筋胶的抗压强度平均值超过80MPa，且其标准差和离散系数较小，说明植筋胶的性能比较稳定。无论是在水环境还是盐水环境中，植筋胶的抗压强度、弹性模量及剪切模量随浸泡时间的增加均有所降低，在盐水环境中降低程度更大。

2)两种浸泡环境下，植筋胶试块的弹性极限应变范围基本在0.007 5～0.008之间，植筋胶的泊松比在0.32～0.35之间，极限应变约为0.05，为弹性极限应变的6倍左右，表现有较好的塑性。

3)植筋胶在水环境和盐水环境中性能下降不多，可以正常使用。

[1] 万墨林.混凝土结构加固技术的研究(一)[J].施工技术，1994(1)：47-49.

[2] 李 辉.结构胶植筋锚固及抗震性能的试验研究[D].北京：清华大学，2004.

[3] 闫 锋.结构胶及其在建筑物抗震加固中应用的试验研究[D].北京：清华大学,2003.

[4] Biviridge R L W. Repair and extensions to concrete structures using resin anchored bars[J].Civil Engineering and public Works Review，1973,15(3):609-617.

[5] GB/T 2567—1995，树脂浇铸体性能试验方法总则[S].

[6] GB/T 2569—1995，树脂浇铸体压缩性能试验方法[S].

Experimental study on mechanical property of anchor adhesive under water immersion and salt water immersion

Miao Shenglong1Zhang Kele2

(1.XuhaiCollege,ChinaUniversityofMiningandTechnology,Xuzhou221008,China； 2.TengyuanDesignInstituteCompanyLimited,Qingdao266071,China)

Compression test of anchor adhesive specimens under water immersion and salt water immersion was conducted. The change rules of anchor adhesive compression strength, poisson ratio, elastic modulus and shear modulus under water immersion and salt water immersion were gained. The results can offer a support to the follow-up research.

water immersion, salt water immersion, anchor adhesive, compression strength

1009-6825(2017)02-0063-03

2016-11-06

苗生龙(1982- )，男，硕士，讲师； 张可乐(1982- )，男，硕士，工程师

TU311

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