不同齡期老混凝土與新混凝土粘結性能研究

崔 寒 馮凌云 呂 晨 卓 飛 呂 臣

(1.華北水利水電大學，河南 鄭州 450011； 2.河南省水利科學研究院，河南 鄭州 450003)

0 引言

新老混凝土粘結的質量問題是目前建筑工程中一個很重要的問題[1-3]。無論是新建的混凝土工程還是對舊混凝土工程進行修補補強它們都面臨著新老混凝土粘結質量的問題，通過更深入的研究發現兩者的主要差別為老混凝土的齡期不同，新建混凝土工程由于施工工藝或是客觀因素的影響一般采用分層分塊澆筑其老混凝土齡期一般不會超過3 d，而對于舊混凝土進行修補補強其老混凝土齡期可能會高達數十年。國內外相關學者，針對此類問題也展開相關研究[4-6]。本文通過采用不同界面劑以及不同的老混凝土斷面粗糙度，對老混凝土在初凝至28 d齡期分別與新混凝土粘結研究了新老混凝土的粘結劈拉強度與粘結斜剪強度。

1 試驗部分

1.1 試驗材料

為保證新老混凝土粘結面具有較好的粘結性能，一般情況下新混凝土的強度應比老混凝土強度高一個等級，故本次試驗新老混凝土分別采用不同的配合比，老混凝土強度等級為C30，配合比為水泥∶水∶砂∶石子=380∶210∶690∶1 120，水灰比為0.55。新混凝土強度等級為C35，配合比為水泥∶水∶砂∶石子=390∶195∶700∶1 135，水灰比為0.50。試驗所用水泥為河南省新鄉市孟電集團生產的P.O42.5型普通硅酸鹽水泥，砂子為普通河砂，細度模數為2.83，最大粒徑5 mm，級配合格，表觀密度2 532 kg/m3。粗骨料采用普通石灰巖碎石，粒徑為5 mm～20 mm，表觀密度2 703 kg/m3，堆積密度1 514 kg/m3。

1.2 試驗設計

本次試驗老混凝土齡期分別為初凝、終凝、1 d,7 d,28 d共五個齡期，其中本次試驗測試得到的初凝時間為4 h,終凝時間為12 h。界面劑選用無界面劑(用W表示)，水泥凈漿界面劑(水灰比0.4，用S表示)，新型界面劑加水泥凈漿(新型界面劑，水泥凈漿均刷涂，用ST表示)，新型界面劑加水泥凈漿(新型界面劑，水泥凈漿均噴涂，用PT表示)共四種。界面處理方式為劈拉面(毛面)和光面，其中做光面粘結主要是為了驗證新型界面劑的優良性能。

對于老混凝土界面處理方式為毛面時，先將混凝土分別澆筑在150 mm×150 mm×150 mm(進行粘結劈拉試驗)和100 mm×100 mm×300 mm(進行粘結斜剪試驗)的模具中，放置在振搗臺進行振搗?；炷翝仓瓿煞胖?4 h后進行拆模(初凝與終凝由于時間太短不用等24 h)，拆模完成后放進養護室，在養護到規定的齡期后，從養護室取出來，利用壓力試驗機將其劈開，將劈開的試塊用清水沖刷干凈并放置在水中浸泡10 min，然后取出將明水擦拭干凈，涂刷上界面劑分別放置在模具中，然后澆筑新混凝土，振搗成型。

而對于老混凝土界面處理方式為光面時，先在模具中放置一塊6 mm的塑料擋板將模具分成相同的兩部分，然后一部分澆筑老混凝土，在振搗時為了防止擋板移動在澆筑時要用手用力的按住擋板不讓其移動，放置24 h后拆除模具(初凝與終凝由于時間太短不用等24 h)放進養護室進行養護，當養護時間達到齡期時從養護室取出試塊，利用角磨機將結合面表層的水泥漿膜打磨掉，將打磨好的試塊用水洗凈且放置在水中10 min后取出試塊，將試塊上的明水擦拭干凈用毛刷與噴壺將界面劑涂在試塊上，將涂好的試塊分別放置在模具中，澆筑新混凝土然后振搗成型。新老粘結混凝土試塊養護周期全部為28 d，在進行新老粘結劈拉試驗與新老粘結斜剪試驗時,參照行業相關規范[7]試驗期間在結合縫上下墊上墊條。

2 試驗結果

試驗結果分析如圖1～圖4所示。老混凝土光面粘結時：無界面劑和水泥凈漿界面劑的情況下，老混凝土在初凝、終凝、1 d時與新混凝土的粘結劈拉強度依次減小。而老混凝土在1 d,7 d,28 d時與新混凝土的劈拉強度依次增大，但28 d時的粘結劈拉強度比初凝時較小；手涂新型界面劑的情況下，老混凝土在初凝、終凝、1 d時與新混凝土的粘結劈拉強度依次增大。而老混凝土在1 d,7 d,28 d時與新混凝土的劈拉強度依次減小，28 d時的粘結劈拉強度比初凝時較小；噴涂新型界面劑的情況下，老混凝土與新混凝土粘結與老混凝土齡期關系不顯著，整體上波動較大。

老混凝土毛面粘結時：無界面劑、水泥凈漿界面劑、手涂新型界面劑的情況下，老混凝土在1 d,7 d,28 d時與新混凝土的粘結劈拉強度依次增大，但變化幅度較小。

老混凝土光面粘結時：無界面劑情況下，老混凝土在初凝、終凝、1 d時與新混凝土的粘結斜剪強度依次增大但增大幅度較小，在1 d,7 d,28 d時與新混凝土的粘結斜剪強度依次減小且28 d時的粘結斜剪強度要小于初凝時的粘結斜剪強度。水泥凈漿界面劑情況下，老混凝土與新混凝土粘結與老混凝土齡期關系不顯著，整體上波動較大。手涂新型界面劑情況下，初凝、終凝時與新混凝土的粘結斜剪強度依次減小，在終凝、1 d,7 d時與新混凝土的粘結斜剪強度依次增大，在7 d,28 d時與新混凝土的粘結斜剪強度依次減小且28 d時的粘結斜剪強度稍大于初凝時的粘結斜剪強度。噴涂新型界面劑的情況下，初凝、終凝、1 d,7 d時與新混凝土的粘結斜剪強度依次增大，在7 d,28 d時與新混凝土的粘結斜剪強度依次減小。

老混凝土毛面粘結時：無界面劑、噴涂新型界面劑情況下，老混凝土在1 d,7 d,28 d時與新混凝土的粘結斜剪強度依次增大，水泥凈漿界面劑情況下，老混凝土在1 d,7 d時與新混凝土的粘結斜剪強度依次增大，在7 d,28 d時與新混凝土的粘結斜剪強度依次減小且28 d時的混凝土粘結斜剪強度要小于1 d時的混凝土粘結強度。手涂新型界面劑的情況下，在1 d,7 d時與新混凝土的粘結斜剪強度依次減小，在7 d,28 d時與新混凝土的粘結斜剪強度依次增大且28 d時的混凝土粘結強度要大于1 d時的混凝土粘結斜剪強度。

3 結語

本篇論文主要是使用不同的界面劑與不同的老混凝土界面粗糙度，進行新老粘結劈拉試驗與新老粘結斜剪試驗，從而來研究齡期從初凝至28 d齡期的老混凝土與新混凝土進行新老粘結的劈拉試驗與斜剪試驗的變化規律。從上述試驗中我們發現新老混凝土粘結劈拉強度和新老混凝土粘結斜剪強度會隨著老混凝土齡期的增長而逐漸減小，但減小幅度不大最終會趨于穩定。通過對比試驗我們發現使用界面劑的試件的劈拉強度與斜剪強度要大于未使用界面劑的試件的強度，其中新型界面劑(環氧基類)的使用效果好于水泥凈漿界面劑。界面粗糙度為毛面時的粘結劈拉與粘結斜剪的強度要優于界面粗糙度為光面的情況，所以實際工程中需要進行鑿毛等施工工序。

[1] 史長城,于春霞,王大輝,等.地質聚合物界面劑對新老混凝土粘結強度影響研究[J].新型建筑材料,2017,44(3):110-113.

[2] 胡良明,馬朝猛,徐晨光.短齡期新老混凝土粘結強度等效系數[J].長江科學院院報,2017,34(9):142-144.

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