探析新老混凝土粘結

探析新老混凝土粘結

摘要：本文對影響新老混凝土粘結面斷裂性能的主要因素進行了簡要分析，提出了新老混凝土表面處理方法及粘結材料的特性和作用。

關鍵詞：新老混凝土 粘結分析 處理方法

　　　　
　　在公路建設迅速發展的今天，無論是新建工程，還是對已建工程的維修加固中都會遇到新老混凝土的粘結問題。常見的，橋面系的鋪筑或橋面的全面加固，橋梁基樁鑿樁頭接墩柱，水泥砼路面斷板的修補等等土木工程，均涉及到新老混凝土能否結合為整體共同工作的問題。新老混凝土粘結面已成為結構的最薄弱面，其上的微裂縫發展及失穩已成為結構安全性和耐久性的控制參數。
　　
　　1新老混凝土粘結面斷裂試驗及影響粘結的因素
　　該試驗采取帶切口的三點彎曲梁試件。試驗中主要考慮了試件尺寸、混凝土材料等級、粘結面粗糙度、界面劑、粗骨料粒徑和粘結齡期等因素對新老混凝土粘結性能的影響。從試件破壞面可看出，新老混凝土粘結試件的斷裂破壞均發生在新老混凝土粘結面上，破壞面跡線與老混凝土界面粗糙度跡線一致。由試件斷裂破壞特征可知，新老混凝土的粘結破壞機理實質上是粘結界面的微裂縫在各種作用下的不穩定擴展而引起的。對影響粘結面斷裂的每種因素均進行了3～4次重復試驗，結果可看出，對新老混凝土粘結斷裂韌度影響的最顯著的因素為：粗糙度、界面劑。
　　大量的工程實踐和理論分析結果表明，影響新老砼粘結的因素還很多，歸納起來有：被加固砼界面的處理方法（舊砼鑿除技術、鑿除深度、界面微裂縫情況及粗糙程度），加固用的新砼的收縮、水泥品種、水泥用量、水灰比、砂石粒徑、骨料級配及含泥量、針片狀含量、齡期、預先濕潤、砼施工質量、養護方法及氣候狀況如濕度、溫度情況等等，各影響因素之間互相影響，從而使問題變得錯綜復雜�？傊�，界面處理情況、新混凝土的特性、界面劑的使用等是影響新老混凝土粘結的最主要因素。
　　
　　2老混凝土表面處理方法
　　老混凝土表面的處理方法將直接影響新老混凝土粘結的好壞。實踐證明，混凝土的粘結對結構物的使用壽命大有影響。新老混凝土粘結問題一直解決得不太好，一是問題確實有其復雜性，二是對其還未有足夠的技術投入，特別是結構與材料的銜接與合作。
　　對于表面處理，如果經鑿除沖洗抹漿的表面清潔、無油污或其它松散外皮，則一般都能得到較好的粘結面，粘結強度也較高；反之，較差的粘結面，粘結強度也較低。老混凝土表面的處理方法很多：沖洗抹漿法、噴射砼修補法、雙面直剪法、時間間隔測試法等等。
　　沖洗抹漿法即對老混凝土表面預先沖洗濕潤，然后用高一級標號的水泥砂漿抹面，再澆注同標號混凝土，這種處理一般認為粘結效果不理想，原因是混凝土表面存在的水膜影響新老混凝土之間的良好粘結。事實上可理解為高一級標號的水泥砂漿充當了粘結劑的作用，此“粘結劑”在界面殘留積水的情況下會嚴重影響粘結力，因此，界面的干濕狀態對粘結強度影響較大。
　　 噴射混凝土修補法主要針對薄壁結構的修補或補強，與老混凝土表面處理關系密切，此法適用范圍廣，容易施工。拱橋主拱圈的底面錨噴砼加大截面即為常見的噴射混凝土維修加固的例子。
　　雙面直剪法主要針對大跨度梁體、桿件等構筑物加大截面加固等；通過對小梁的雙面直剪測試了抗剪粘結強度和界面抗滲性能，認為表面粗糙的界面強度高于表面鑿毛情況，而中等程度的粗糙情況要好于鑿毛的情況。
　　時間間隔測試法主要指建筑物不同結構部位因施工工序或施工時間的先后產生時間差；試驗結果有兩種情況：新老混凝土澆筑間隔在三天之外，水泥未充分硬化，鑿毛處理時界面的骨料受到沖擊和擾動，在這里形成新的薄弱層，骨料與水泥之間的粘結強度較低。新老混凝土澆筑間隔在三天之內，老混凝土中的水泥還未失去活性，并與新混凝土發生化學反應，新老混凝土之間粘結力較高。
3 修補材料
　　作為砼的修補材料，不外乎環氧樹脂類、聚合物改性砂漿（砼）、水泥和其它填料（火山灰、硅灰、粉煤灰等）混合改性材料等。修補用新混凝土與老混凝土的粘結性能是決定界面粘結強度的最主要因素，這是材料本身特性決定的。此外，新混凝土收縮產生的微裂縫也是粘結強度降低的主要原因，而其它如凍融循環的影響作用要小得多，如在新混凝土中加入一定量的膨脹劑，可顯著提高粘結質量。橋梁工程中對預應力系統用膨脹混凝土壓漿即為常見的處理方式。修補用混凝土的抗滲性最好與舊砼相近，特別在潮濕的環境下，如地下箱形基礎、樁基頂面或大壩工程中，粘結界面處水分的積聚將導致粘結力的損失甚至加大凍融循環破壞的危險性。大量試驗表明，彈性模量、熱膨脹系數、強度、徐變系數等修補材料的物理力學性能與舊砼接近有利于新老混凝土的粘結。傳統的處理新老混凝土的粘結方法，即如上述方法，直接在老混凝土上澆筑新砼，實踐證明效果不好。很多工程在使用了一段時間后出現粘結退化的情況，這就促使我們尋求改善界面粘結情況，方法之一就是采用混凝土界面處理劑（本文簡稱界面劑）。界面劑作為一種高性能合成材料，具有粘結兩種不同性質的固體材料，適用于新老混凝土連接防脫層，油污、起砂基層處理，有防空鼓、防水隔潮防腐等作用，價格低廉，性能優良，在國內已有較多的研究和應用。
　　另外，聚合物改性水泥砂漿對老混凝土及鋼筋有良好的粘結力，其抗拉強度高于普通砂漿，抗拉彈性模量低。聚合物作為另一種界面劑，加入混凝土中可使混凝土結構致密，毛細孔減少，使聚合物砼干縮量小，密實度高，抗滲性能好。上述性能的聚合物砼適合于防止鋼筋腐蝕的優良保護材料和防滲材料，常用于房屋建筑和橋梁等工程的外露結構混凝土病害防治（如凍融剝蝕等）和破損部分及裂縫的修補。
　　
　　4結束語
　　綜上所述，老混凝土表面的處理方式，不同界面劑的選用，修補材料的種類及特性，新老混凝土的收縮差異等因素對結合面粘結的影響仍然是探討新老混凝土粘結的重要方面，而作為檢驗新老混凝土粘結性能的試驗也必須加強，尤其在橋梁維修加固實踐中對新老混凝土粘結方面的檢測不應僅僅局限在全橋動、靜載實驗，而應該立足于粘結的普遍問題早日在我國基礎建設和西部大開發中不斷完善。
　　
　　參考文獻：
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